Forbus, J., Wickramaratne, D., Lyons, J. L., & Zvanut, M. E. (2024). Nonradiative quenching of EPR signals in germanium-doped AlGaN: evidence for DX-center formation. arXiv preprint arXiv:2411.12896.
本研究旨在探討鍺在 AlGaN 合金中的行為,特別是它是否形成 DX 中心,並了解這種行為對 AlGaN 電子特性的影響。
本研究結合了光電子順磁共振 (EPR) 測量和基於密度泛函理論 (DFT) 的第一性原理計算。研究人員對不同鋁成分的 Ge 摻雜 AlGaN 樣品進行了 EPR 測量,並觀察了在黑暗中和光激發下 EPR 訊號的變化。此外,他們還進行了原位退火實驗,以研究 EPR 訊號的熱猝滅行為。為了解釋實驗結果,他們使用第一性原理計算來確定 Ge 在 AlGaN 中的形成能、熱力學躍遷能級和組態坐標圖。
本研究提供了明確的證據,證明在鋁含量超過約 50% 的 AlGaN 中,Ge 會形成 DX 中心。GeAl 的 DX 特性解釋了在黑暗中缺乏 EPR 訊號、光激發後出現持續存在的 EPR 訊號,以及 EPR 訊號的猝滅溫度隨著鋁含量的增加而降低。這些發現對於理解 Ge 摻雜 AlGaN 的電子特性具有重要意義,並突出了 DX 中心在這些材料中對 n 型摻雜的影響。
這項研究為 Ge 在 AlGaN 中的行為提供了有價值的見解,證實了它是一種 DX 中心。這些發現對開發基於 AlGaN 的高效能電子和光電設備具有重要意義,因為它們突出了與 Ge 摻雜相關的潛在補償效應。
本研究主要集中在特定範圍的鋁成分和摻雜濃度。未來的研究可以探討更廣泛的材料參數空間,包括不同的 AlGaN 合金成分、Ge 摻雜濃度和生長條件,以更全面地了解 Ge 在 AlGaN 中的行為。此外,研究其他實驗技術,例如霍爾效應測量,可以提供有關 Ge 摻雜 AlGaN 中載流子濃度和遷移率的補充資訊。
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