Фотоэлектрические свойства слоев GaN, выращенных методом молекулярно-лучевой эпитаксии с плазменной активацией на подложках Si(111) и эпитаксиальных слоях SiC на Si(111)

Приведены результаты экспериментальных исследований фотоэлектрических свойств гетероструктур GaN/SiC/Si(111) и GaN/Si(111), выращенных методом молекулярно-пучковой эпитаксии с плазменной активацией азота при одинаковых условиях роста на одинаковых подложках кремния, но с различными буферными слоями. Структура GaN/SiC/Si(111) была выращена на подложке Si с буферным слоем SiC, выращенным новым методом замещения атомов, структура GaN/Si(111) на подложке Si, подвергнутой предэпитаксиальной плазменной нитридизации. Обнаружено существенное влияние углеродно-вакансионных кластеров, присутствующих в слое SiC, на механизм роста слоя GaN, его оптические и фотоэлектрические свойства. Экспериментально установлено, что гетероструктура GaN/SiC/Si(111) обладает более высокой фоточувствительностью по сравнению с гетероструктурой GaN/Si(111). В гетероструктуре GaN/SiC/Si(111) экспериментально обнаружено существование двух, противоположно направленных $p$–$n$-переходов. Один $p$–$n$-переход образуется на границе SiC/Si, а второй – на границе GaN/SiC. Показано, что причиной возникновения электрического барьера в гетероструктуре GaN/Si(111), на гетерогранице GaN/Si(111) является формирование тонкого переходного слоя нитрида кремния во время предэпитаксиальной плазменной нитридизации подложки Si(111).