Centres profonds et leur distribution spatiale dans des films de GaN non dopés cultivés par épitaxie en phase vapeur organométallique

Des pièges profonds dans des couches de n-GaN non dopées cultivées par épitaxie en phase vapeur organométallique sur des substrats de saphir ont été étudiés par des méthodes de conductivité dépendante de la température, de spectroscopie de courant transitoire photoinduit (PICTS), de courant thermiquement stimulé, de courant induit par faisceau d'électrons (EBIC) et de cathodoluminescence (CL) à bord de bande. La présence de pièges électroniques avec des niveaux d'énergie de 0,1 à 0,2 eV en dessous de la bande de conduction et de pièges de trous avec des niveaux d'énergie d'environ 0,25, 0,5 et 0,85 eV au-dessus du bord de la bande de valence a été détectée. Les mesures de CL et d'EBIC montrent que les centres de recombinaison profonds dans le GaN sont distribués de manière inhomogène avec un motif cellulaire bien défini. La durée de vie des porteurs et l'intensité de luminescence sont toutes deux améliorées aux parois des cellules, indiquant une densité plus faible de centres de recombinaison. Cependant, la densité du principal piège de trous (0,85 eV) est accrue dans ces régions, comme déterminé par des mesures de PICTS locales. La photoconductivité dans de nombreux échantillons de GaN montre des temps de déclin très longs à des températures comprises entre 100 et 300 K. L'effet est probablement non lié à des donneurs faibles tels que le silicium, mais plutôt associé à des centres profonds non identifiés avec une barrière de 0,2 eV pour la capture d'électrons.