Оптические и электрические свойства микроструктур на основе GaN : Si с широким диапазоном уровней легирования

Изучены оптические и электрические свойства легированных кремнием эпитаксиальных слоев нитрида галлия, выращенных на сапфире. Исследования проведены в широком диапазоне концентраций кремния по обе стороны от перехода Мотта. Уточнены значения критических концентраций атомов Si, соответствующие формированию примесной зоны в нитриде галлия ($\sim$ 2.5 $\cdot$ 10$^{18}$ cm$^{-3}$) и перекрытию примесной зоны с зоной проводимости ($\sim$ 2 $\cdot$ 10$^{19}$ cm$^{-3}$). Обнаружена немонотонность сдвига максимума спектра фотолюминесценции при увеличении уровня легирования. Этот сдвиг определяется двумя факторами: 1) усилением обменного взаимодействия, приводящего к уменьшению ширины запрещенной зоны, 2) изменением механизма излучения с ростом концентрации доноров. Изучена температурная зависимость экситонной люминесценции с участием оптических фононов. Методом рамановской спектроскопии измерены энергии фонон-плазмонных мод в слоях GaN : Si с различными концентрациями кремния.