Selective Area Epitaxy of GaN Nanowires on Si Substrates Using Microsphere Lithography: Experiment and Theory

Nanomaterials. 2022. Vol. 12. No. 14. Article 2341.

Gridchin V., Dvoretckaia L., Kotlyar K., Reznik R., Parveneva A., Anna S. Dragunova, Natalia V. Kryzhanovskaya, Dubrovskii V., Cirlin G.

Прямая интеграция эпитаксиальных гетероструктур III-V и III-N на кремниевых подложках является перспективным направлением для разработки оптоэлектронных устройств. Нитевидные нанокристаллы(ННК), благодаря своей уникальной геометрии, позволяют осуществлять прямой синтез полупроводниковых светоизлучающих диодов (LED) на кремниевых подложках с несогласованной кристаллической решеткой. В данной работе мы представляем молекулярно-пучковую эпитаксию регулярных массивов гетероструктурированных ННК n-GaN/i-InGaN/p-GaN и триподов на подложках Si/SiO2, предварительно нанесенных с использованием экономичной и быстрой оптической литографии микросфер. Этот подход обеспечивает селективный синтез упорядоченных массивов ННК на кремниевых подложках большой площади. Экспериментально показано, что интерфейс ННК n-GaN/n-Si демонстрирует выпрямляющее поведение, а изготовленные светодиоды на основе ННК n-GaN/i-InGaN/p-GaN обладают электролюминесценцией в широком спектральном диапазоне с максимумом около 500 нм, который можно использовать для проявления многоцветного или белого света.

Ключевые слова: моделирование, modeling, оптические свойства, optical properties, молекулярно-пучковая эпитаксия, molecular beam epitaxy, GaN nanowires, selective area growth, GaN нитевидные нанокристаллы, выборочный рост