Ga-polar (In,Ga)N/GaN quantum wells vs. N-polar (In,Ga)N quantum disks in GaN nanowires: Comparative analysis of carrier recombination, diffusion, and radiative efficiency
利用连续波和脉冲激发下的光致发光光谱研究了平面（In，Ga）N/GAN（0001）量子阱和GAN $(000\bar{1})$纳米线中（In，Ga）N量子盘的辐射和非辐射复合过程.这两个样品的光致发光强度仅在10和300 K之间稍微淬灭，这通常被认为是高内部量子效率的证据。然而，并排比较表明，Ga极性量子阱的绝对强度比N极性量子盘的绝对强度高两个数量级。通过时间分辨测量获得的光致发光瞬态的初始衰减时间观察到类似的差异，表明量子盘存在高效的非辐射衰减通道。与这一推测明显矛盾的是，观察到两个样品的衰变在最初的快速衰变之后急剧减慢。与温度无关，瞬态接近较长的衰减时间的幂律，反映了在不同的空间间隔下，单个电子和空穴之间发生复合。采用耦合系统的随机积分-微分方程，考虑到辐射和非辐射的肖克利-读取-霍尔复合的空间分离的电子和空穴，以及它们的扩散，我们得到模拟瞬态匹配的实验获得的。结果表明，对于（In，Ga）N/GAN{0001}量子阱和量子盘，即使是占主导地位的非辐射复合也能保持幂律衰减。
2017-03-20 cond-mat.mes-hall
A Surface-Potential Based Compact Model for GaN HEMTs Directly Incorporating Polarization Charges
本文提出了一种在晶体管的紧凑模型中加入异质结极化电荷的方法。通过包括作为狄拉克δ函数的极化片电荷，泊松方程被求解以产生用于表面电势的封闭方程。一个紧凑的晶体管模型的基础上，结合极化电荷的表面电位描述的开状态以及关闭状态的设备操作制度。在紧凑的模型中加入极化电荷的新方法有助于与晶体管的材料特性直接联系起来。该模型计算得到的GAN HEMT器件的I-V特性曲线与实验结果吻合较好。
2013-02-07 cond-mat.mes-hall
Current and strain-induced spin polarization in InGaN/GaN superlattices
报道了无磁场作用下InGaN/GAN超晶格中的横向电流诱导自旋极化。当电流反向时，非平衡自旋的符号发生变化，并且两个边缘的符号相反，这一事实为自旋霍尔效应提供了一个清晰的信号。此外，还发现自旋霍尔效应可以被内部应变强烈地操纵。一个理论工作也已发展到了解所观察到的应变诱导自旋极化。我们的结果为自旋极化电流的产生提供了一种新的途径。
2007-02-26 cond-mat.mes-hall
Optical properties of wurtzite GaN/AlN quantum dots grown on non-polar planes: the effect of stacking faults in the reduction of the internal electric field
研究了非极性GAN/AlN量子点的光发射特性。这些量子点内的堆垛层错的存在证明了在光致发光与温度和激发功率的依赖性。非极性量子点的电子结构和光学性质的理论模型，考虑到其现实的形状，提出了预测的内部电场的大幅减少，但持续的量子限制斯塔克效应，极性GAN/AlN量子点。模拟量子点内部的3单层堆垛层错的影响，其充当纤锌矿基质中的锌包合物，导致内部电场额外减少30%，并且更好地解释了观察到的光学特征。
2016-01-19 cond-mat.mes-hall
On intrinsic Stokes shift in wide GaN/AlGaN polar quantum wells
由于内建电场的存在，极性量子阱的电调制反射谱即使对于均匀结构也很难解释。在这项工作中，我们比较了室温下的非接触ER和光致发光（PL）光谱的极性GaN/AlGaN量子阱的有效质量能带结构计算。我们发现，在PL中观察到从基态跃迁的发射，但ER是由激发态之间的跃迁占主导地位。这种效应是由于量子阱中的极化诱导内建电场打破了适用于方形量子阱的选择规则，允许许多在ER谱中不能单独区分的光学跃迁。我们发展的准则，用于识别在PL和ER光谱中观察到的光学跃迁。我们得出结论，一个内在的斯托克斯位移，即，即使对于具有大宽度的均匀GaN/AlGaN量子阱，也存在发射和吸收之间的偏移，其中基本跃迁的电子-空穴波函数重叠很弱。
2019-03-11 cond-mat.mes-hall
Terahertz intersubband absorption in non-polar m-plane AlGaN/GaN quantum wells
我们在m面AlGaN/GAN量子阱中展示了太赫兹子带间吸收（15.6-26.1 meV）。我们发现随着量子阱宽度的增加，峰值能量降低的趋势，与理论预期一致。然而，蓝移的跃迁能量高达14毫电子伏，观察到相对于计算值。这种蓝移被证明是随着电荷密度的降低而降低，因此归因于多体效应。此外，通过降低总片密度和插入将波函数与势垒中的电离杂质分离的未掺杂AlGaN层，获得了线宽的约40%减小（从大约8到5 meV）。
2014-06-06 cond-mat.mes-hall
Spin transport in polarization induced two dimensional confinement of carriers in wedge shaped \textit{c}-GaN nanowalls
从理论上研究了楔形\textit{c}取向GAN纳米壁中心垂直面内极化诱导二维电子气通道的自旋输运性质。由于限制势保持了导带和价带之间的空间对称性，因此即使当楔形形状不对称时，该系统中的Rashba效应也被抑制。已经发现，通过D 'yakonov-Perel'（DP）机制沿着约束方向取向的电子自旋的弛豫，这是在该高迁移率沟道中的主要弛豫过程，在低温下被完全关闭。自旋弛豫可以通过在栅极处施加合适的偏置来开启。利用这种显著的效应，一种新型的全电驱动自旋晶体管已经被提出。
2020-07-17 cond-mat.mes-hall
Quasi-bound states and continuum absorption background of polar Al0.5Ga0.5N/GaN quantum dots
对自组织极性GAN/（Al，Ga）N量子点的光致发光激发光谱进行了理论解释。一个数值方法假设一个现实的形状的点，包括内置的电场效应的开发，以计算它们的能量结构，因此它们的光吸收。电子和空穴谱表明存在一组准束缚态，其不源自润湿层，并且在所观察到的GAN/（Al，Ga）N点的吸收谱中起着至关重要的作用。涉及这些准束缚态和润湿层态的过渡给出了一个足够的解释所观察到的连续吸收背景。这个吸收带的性质，特别是它的延伸，强烈地依赖于点的大小。我们的模拟提供了一个自然的解释实验发光激发光谱的不同高度的点合奏。我们的理论模型可以扩展到的情况下，禁闭电位复杂的存在下，一个更强的电场。
2014-03-24 cond-mat.mes-hall
Polarization-induced Zener Tunnel Diodes in GaN/InGaN/GaN Heterojunctions
通过在氮极性GAN pn结中插入InGaN薄层，研究了极化诱导齐纳隧道结。反向偏置带间齐纳隧穿电流被发现是弱的温度依赖性，而不是强烈的温度依赖性的正向偏压电流。这表明隧穿是主要的反向偏置电流传输机制。InGaN层中的铟成分被系统地改变以证明带间隧穿电流的增加。将实验测得的隧穿电流与模型进行比较，有助于确定将这种结潜在地用于氮化物基极化诱导隧穿场效应晶体管的具体挑战。
2015-08-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Vapor-liquid-solid growth of serrated GaN nanowires: Shape selection driven by kinetic frustration
化合物半导体纳米线是几种纳米电子器件的有前途的构建块，但无法可靠地控制其生长形态是一个主要的挑战。在这里，我们报告了金催化的气液固（VLS）生长的GAN纳米线的控制生长方向，表面极性和表面粗糙度。我们开发了一个理论模型，涉及的生长形式的动力学挫折引起的V（N）/III（Ga）的比例在整个生长纳米线前的变化。模型预测验证的趋势所引起的系统变化的催化剂颗粒尺寸和加工条件的生长形态。我们的研究所强调的形状选择的原则铺平了道路，技术相关的化合物半导体纳米线的形态控制。
2013-05-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin filter effect at room temperature in GaN/GaMnN ferromagnetic resonant tunneling diode
研究了发射极和量子阱层均为铁磁GaMnN材料的共振隧穿二极管在无外加磁场作用下的自旋电流极化。为此，我们应用自洽的Wigner-Poisson方法，研究了铁磁层中平行和反平行磁化排列的自旋极化效应。计算结果表明，反平行磁化对自旋过滤器的工作更为有利，在低温下产生全自旋电流极化，在室温下产生35%的自旋电流极化.
2013-01-28 cond-mat.mes-hall
Polarization-mediated Debye-screening of surface potential fluctuations in dual-channel AlN/GaN high electron mobility transistors
提出了一种双沟道AlN/GAN/AlN/GAN高电子迁移率晶体管（HEMT）结构，并进行了模拟，证明了该结构可以抑制由于表面陷阱电荷引起的栅极延迟。利用双二维电子气（2DEG）通道，使得顶部2DEG用作屏蔽由表面俘获电荷引起的电势波动的等电位。底部沟道用作晶体管的调制沟道。两种设备建模方法已被执行作为一种手段，以指导设备的设计，并阐明设计和性能指标之间的关系。建模工作包括一个自洽的泊松-薛定谔解决方案的静电模拟以及流体动力学三维设备建模的三维静电，稳态和瞬态模拟。实验结果验证了HEMT的设计，从而同质外延生长在独立的GAN衬底和制造的同一晶片的双沟道和凹栅AlN/GAN HEMT已被证明。显着的脉冲门的性能已通过制造的HEMT通过栅极滞后比为0.86，最小的漏极电流崩溃，同时保持高水平的直流和射频性能。
2016-10-13 cond-mat.mes-hall
Polarization-driven topological insulator transition in a GaN/InN/GaN quantum well
拓扑绝缘体（TI）态已经在窄禁带和大自旋轨道相互作用（SOI）材料中得到证实。在这里，我们表明，纳米级工程也可以引起TI状态，即使在传统的半导体具有相当大的差距和小SOI。基于先进的第一性原理计算结合一个有效的低能k*p哈密顿量，我们表明，材料的本征极化可以被利用，同时减少能隙和增强SOI，驱动系统的TI状态。所提出的系统由嵌入到GAN，层结构，是实验上可实现的xInN层。
2012-05-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Optical polarization anisotropy, intrinsic Stark effect and Coulomb effects on the lasing characteristics of [0001]-oriented GaN/Al0.3Ga0.7N quantum wells
我们提出了一个理论研究的空间分离的电子和空穴的分布，其中包括在自洽解决的薛定谔方程的电子和空穴和泊松方程。对GAN/Al_（0.3）Ga_（0.7）N量子阱进行了计算。计算了[0001]取向GAN/Al_（0.3）Ga_（0.7）N量子阱在紫外区的光增益谱。发现重空穴带光跃迁矩阵元和光增益谱都只有严格的x（或y）光偏振态。我们目前的研究的限制的波函数上的光学增益，这隐含地取决于内置的电场计算为2.3 MV/cm的影响。而窄阱宽度的结构表现出通常的发展的光增益最大值几乎没有移动的光谱区域，一个显着的蓝移的增益最大值被发现与更宽的量子阱的等离子体密度的增加。这种蓝移归因于应变诱导的压电场的屏蔽和能带结构之间的相互作用。在量子阱中存在大的索末菲或库仑增强。
2013-02-12 cond-mat.mes-hall
Demonstration of Forward Inter-band Tunneling in GaN by Polarization Engineering
我们报告的GAN带间隧道结显示正向隧穿特性的设计，制造和表征。我们已经实现了非常高的正向隧穿电流（153 mA/cm 2，在10 mV，和17.7 A/cm 2的峰值电流）的极化工程GAN/InGaN/GAN异质结二极管等离子体辅助分子束外延生长。我们还报告了可重复的负微分电阻带间三族氮化物隧道结的观察，峰谷电流比（PVCR）在室温下为4。在这项工作中实现的正向电流密度满足典型的多结太阳能电池的电流驱动要求。
2011-08-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Influence of Roughness and Disorder on Tunneling Magnetoresistance
基于无参数电子结构计算，系统地定量研究了界面粗糙度和无序度对FeCo $|$真空$|$ FeCo磁性隧道结磁电阻的影响.表面粗糙度被发现有一个非常强大的自旋极化输运的影响，而在铅（铅组成的替代合金）的无序是较弱的，但仍然足以抑制巨大的隧道磁电阻（TMR）预测理想系统。
2006-05-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electron Mobility in Polarization-doped Al$\mathrm{_{0-0.2}}$GaN with a Low Concentration Near 10$\mathrm{^{17}}$ cm$\mathrm{^{-3}}$
在这封信中，梯度铝$\mathrm{_x}$镓$\mathrm{_{1-x}}$ N的极化诱导n型掺杂低至10 $\mathrm{^{17}}$ cm $\mathrm{^{-3}}$的载流子输运报告。梯度Al $\mathrm{_x}$ Ga $\mathrm{_{1-x}}$ N通过金属有机化学气相沉积在蓝宝石衬底上生长，并且通过在600 nm的厚度上从0%到20%线性地改变Al组成来实现均匀的n型掺杂而没有任何有意的掺杂。还估计了约10 $\mathrm{^{17}}$ cm $\mathrm{^{-3}}$的补偿中心浓度。在室温下，在约7%的Al组分下提取900 cm $\mathrm{^2}$ /V $\mathrm \cdot$ s的峰值迁移率，这代表在载流子浓度约10 $\mathrm{^{17}}$ cm $\mathrm{^{-3}}$的n-Al $\mathrm{_{0.07}}$ GAN中实现的最高迁移率。实验数据和理论模型之间的比较表明，在这种低掺杂浓度下，位错散射和合金散射在限制电子迁移率方面都是显著的;并且<10 $\mathrm{^7}$ cm $\mathrm{^{-2}}$的位错密度对于优化接近10 $\mathrm{^{16}}$ cm $\mathrm{^{-3}}$的迁移率是必要的。这项研究的结果提供了在GAN中实现低掺杂水平高迁移率的关键因…
2017-04-10 cond-mat.mes-hall
A study of the optical and polarisation properties of InGaN/GaN multiple quantum wells grown on a-plane and m-plane GaN substrates
在本文中，我们报告的低温发射和极化特性的InGaN/GAN量子阱（QW）的非极性a-平面和m-平面的独立体GAN衬底上生长的In含量变化从0.14到0.28的m-平面系列和0.08到0.21的a-平面系列的比较研究。从这两组样品的低温光致发光光谱是非常广泛的半高全宽从81增加到330毫电子伏的分数增加。比较光致发光激发光谱表明，重组主要涉及强烈本地化的载流子。在10 K的温度下，a-平面样品的线性偏振度远小于m-平面样品的线性偏振度，并且在整个光谱中也是变化的。从偏振分辨光致发光激发光谱，我们测量的最低价电子带状态之间的能量分裂位于23-54毫电子伏的范围内的a-和m-平面样品中，我们可以观察到不同的激子功能的偏振光致发光激发光谱。因此，热占领的一个更高的价电子带不能负责减少的程度的线性极化。时间分辨光谱表明，在a-平面样品中，有一个额外的发射组件，至少部分负责的线性偏振度的减少。
2016-11-11 cond-mat.mes-hall physics.optics
Laser Induced Periodic Surface Structures Induced by Surface Plasmons Coupled via Roughness
讨论了飞秒激光诱导周期性表面结构（LIPSS）的形成机理。最常用的理论之一是通过入射激光束与表面等离子体激元-极化激元波之间的干涉来解释这种结构。后者通常归因于入射激光与表面粗糙度的耦合。我们表明，这种表面等离子体激元的激发机制与激光烧蚀实验的结果相矛盾。作为一种替代方法的激发LIPSS，我们分析发展的流体动力学不稳定性的熔体层。
2013-07-04 cond-mat.mes-hall physics.optics
Direct experimental determination of the spontaneous polarization of GaN
我们提出了一个通用的方法来确定的纤锌矿半导体的自发极化Psp从激子的发射能量绑定到这些晶体中的不同类型的堆垛层错。利用显微光致发光谱和阴极发光光谱，我们观察到了无应变GAN微晶中本征和非本征层错的发射谱线。通过将与这些堆垛层错相关联的极化片电荷视为平板电容器，可以从所观察到的跃迁能量获得Psp，而无需额外的假设。自洽的泊松-薛定谔计算，辅以微观静电势计算使用密度泛函理论，导致几乎相同的值Psp。我们建议GAN的Psp值为-0.022+/-0.007 C/m^{2}。
2012-08-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Influence of strain relaxation in axial (In,Ga)N/GaN nanowire heterostructures on their electronic properties
系统研究了弹性应变弛豫对轴向（In，Ga）N/GaN纳米线异质结构内建静电势和电子性质的影响。我们采用和评估的分析和数值方法来计算应变和极化电位。这两种成分然后进入八带k. p模型来计算电子和空穴的基态和能量。我们的分析表明，对于足够大的比率之间的厚度的（In，Ga）N盘和纳米线的直径，弹性弛豫导致显着减少的内置静电势相比，一个平面系统的类似的层厚度和In含量。然而，在轴向纳米线异质结构中不能实现内建电势的完全消除。然而，内置的静电势的减少导致电子和空穴能量的显着修改。我们的研究结果表明，在轴向（In，Ga）N/GaN纳米线异质结构的可达的基态跃迁能量的范围是有限的，由于较厚的磁盘的极化电位的影响减少。此外，我们发现，应变和极化电位诱导复杂的限制功能的电子和空穴，这取决于在含量，形状和尺寸的异质结构。
2016-08-25 cond-mat.mes-hall
Indium gallium nitride quantum dots: Consequence of random alloy fluctuations for polarization entangled photon emission
我们利用原子多体框架分析了$c$平面InGaN/GAN量子点的偏振纠缠光子发射潜力。特别注意随机合金波动的激子精细结构和激子结合能的影响。我们的计算表明，$c$平面InGaN/GAN量子点是理想的候选人高温纠缠光子发射，只要潜在的$C_{3v}$对称性被保留。然而，当假设随机合金波动的点，我们的原子计算表明，而大的激子结合能只有轻微的影响，$C_{3v}$对称性基本上失去了由于合金波动。我们发现，这种对称性的损失显着影响激子精细结构。观察到的精细结构的变化和伴随的光偏振特性的偏振纠缠光子对通过双激子-激子级联发射的不利影响。在这里，我们还讨论了可能的替代方案，受益于大的激子结合能，使非经典光发射$c$平面InGaN/GAN量子点在高温下。
2020-09-23 cond-mat.mes-hall
Nanoscale Effects on Heterojunction Electron Gases in GaN/AlGaN Core/Shell Nanowires
对GAN/AlGaN核壳结构的六边形和三角形截面纳米线异质结电子气的电子性质进行了理论研究。我们发现，在纳米尺度下，非极性六方晶系在六角处呈现出简并的准一维电子气，在较低的掺杂下过渡到以核为中心的电子气。相比之下，极性三角形核/壳纳米线的极性面或一个单一的准一维电子气的极性面相对的角落，取决于终止的极性面上的非简并电子气。更一般地说，我们的研究结果表明，在封闭的纳米系统中的电子气体是定性的不同，从他们的散装同行。
2011-06-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Polar InGaN/GaN quantum wells: Revisiting the impact of carrier localization on the green gap problem
我们提出了一个详细的理论分析的电子和光学性质的c面InGaN/GAN量子阱结构的In含量从5%到25%。特别注意的是合金引起的载流子局域化效应的绿色间隙问题的相关性。通过研究低温和高温下的局域化长度和电子-空穴重叠，我们发现合金诱导的局域化效应对于在所研究的In含量范围内准确描述InGaN量子阱至关重要。然而，我们的计算表明，当从蓝色光谱区移动到绿色光谱区时，局域化效应的变化很小;即，当内部量子效率和壁塞效率急剧降低时，例如，由于合金引起的面内载流子分离局域化效应变化很弱。我们的结论是，其他的影响，如增加的缺陷密度，更有可能是主要原因的绿色间隙的问题。这一结论是进一步支持我们的发现，电子的本地化长度是大的，相比的孔，和变化不大的绿色间隙问题的兴趣在组成范围内。因此，电子可能变得越来越容易受到绿色发射体中增加的（点）缺陷密度的影响，因此非辐射复合率可能增加。
2020-01-25 cond-mat.mes-hall
Nonlinear Polarization and Efficiency Droop in Hexagonal InGaN/GaN Disk-in-Wire LEDs
最近的研究表明，压电极化可以发挥重要作用，在确定纳米氮化物异质结构的电子和光学性质。在几个可用的模型中，最近的第一性原理计算由Alberhomme等人进行。提供了一个简单而准确的描述线性和非线性压电系数在减少维结构具有纤锌矿晶体对称性。在本文中，首先，在一个完全原子的VFF-sp 3s * 紧束缚的框架内，我们采用的模型提出的Escherhomme等。评估的重要性，非线性压电的单粒子电子状态和带间的光学跃迁在最近报道的六边形形状的In0.25Ga0.75N/GAN盘线LED。然后将微观确定的跃迁参数并入TCAD工具包中，以研究原子性和净偏振场如何影响LED的内部量子效率并导致效率下降特性的降低
2014-10-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum-Confined Stark Effect in polar and nonpolar Wurtzite InN/GaN Heterostructures: Influence on Electronic Structure and Compensation by Coulomb Attraction
本文系统地分析了极性和非极性纤锌矿-InN/GAN量子点的电子结构及其由于本征场引起的量子限制Stark效应而引起的电子结构变化。这是通过将连续弹性理论与经验紧束缚模型相结合来描述这些氮化物系统中的弹性和单粒子电子性质来实现的。在此基础上，采用多体处理方法确定了光吸收谱。光学跃迁的效率取决于库仑相互作用和量子限制斯塔克效应之间的相互作用。我们引入了一个有效的限制势，它代表了电子结构的影响下的固有极化场和计算所需的库仑相互作用的强度，以减少电子和空穴的分离。
2013-01-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Weak antilocalization and zero-field electron spin splitting in AlGaN/AlN/GaN heterostructures with a polarization induced two-dimensional electron gas
在AlGaN/AlN/GAN二维电子系统中，载流子密度由持续光电导效应控制，利用量子干涉对电导的修正，研究了自旋轨道耦合.所有研究的样品表现出弱的反局域化功能与自旋轨道场约1.8 mT。从弱反定域测量中提取的零场电子自旋分裂能与费米波矢成线性关系，有效线性自旋轨道耦合参数为5.5 × 10 ^{-13} eV·m。从我们的测量中提取的自旋轨道时间在本实验的载流子密度范围内从0.74到8.24 ps变化。
2006-08-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Current-Induced Spin Polarization in Gallium Nitride
电产生的自旋极化探测直接在体GAN使用克尔旋转光谱。通过分子束外延（MBE）和金属有机化学气相沉积（MOCVD）在纤锌矿相中生长一系列n型GAN外延层，其中选择各种掺杂密度以广泛地调制横向自旋寿命T2*。自旋极化的特征在于作为在一定温度范围内的电激发能的函数。尽管GAN中的自旋轨道相互作用较弱，但在高达200 K的温度下，在材料中观察到电流诱导自旋极化（CISP）。
2009-06-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
High conductivity Polarization-induced 2D hole gases in Undoped GaN/AlN Heterojunctions enabled by Impurity Blocking Layers
高电导率的未掺杂GAN/AlN 2D空穴气体（2DHG），AlGaN/GAN 2D电子气体（2DEG）的p型对偶，为GAN中的空穴传输提供了有价值的见解，并实现了第一个GAN GHz RF p沟道FET。它们是向高速和高功率的宽带隙半导体互补电子器件迈出的重要一步。这些技术上和科学上相关的2D空穴气体被认为不像2DEG那样鲁棒，因为结构上类似的异质结构在$Δp_s >$ 7 × 10 $^{13}$ cm $^{-2}$上表现出空穴密度的宽变化和低迁移率。在这项工作中，我们发现，这些变化与不需要的掺杂杂质，如硅和氧从成核界面浮起有关。通过在AlN缓冲层中引入杂质阻挡层（IBL），我们消除了2D空穴气体密度和输运性质的可变性，从而在整个生长过程中将2DHG密度变化更严格地控制为$Δp_s \leq$ 1 x 10 $^{13}$ cm $^{-2}$，并且霍尔迁移率提高了3倍。与没有IBL的GAN/AlN结构相比，这些变化导致空穴电导率增加2- 3倍。
2021-06-30 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
On the Origin of Carrier Loss in Mg-Doped N-Polar GaN
North Carolina State University（北卡罗来纳州立大学）；Adroit Materials
研究发现Mg掺杂N极GaN中载流子损失主要由中性$(V_N-3Mg_{Ga})^0$复合物的形成引起。
2025-10-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Polarization-balanced design of AlN/GaN heterostructures: Application to double-barrier structures
反型区和耗尽区通常形成在掺杂引线（包覆层）与极性异质结构（如AlN/GAN和其他氮化物化合物）的有源区之间的界面处。耗尽区的能带弯曲形成势垒，严重阻碍垂直电子输运。这可能会破坏量子级联激光器和共振隧穿二极管等器件的性能。在这里，我们介绍了极化平衡和极化平衡设计的概念：一个结构是极化平衡时，所施加的偏置匹配的电压降所产生的自发和压电场。设计为在该偏置下工作的器件具有偏振平衡设计。这些概念提供了一个系统的方法来避免耗尽区的形成。作为一个测试案例，我们考虑的AlN/GAN双势垒结构的设计与Al $_{\tilde{x}}$ Ga $_{1-\tilde{x}}$ N引线。为了指导我们的努力，我们得出一个简单的关系所产生的极性效应，平均合金成分的有源区，和合金浓度的引线的固有电压降。极化平衡设计确保了无偏结构的基态的良好填充，而对于有效排空有源结构的偏置结构，其去除了耗尽势垒。
2011-10-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Unusually high-density 2D electron gases in N-polar AlGaN/GaN heterostructures with GaN/AlN superlattice back barriers grown on sapphire substrates
本研究在蓝宝石衬底 N 极性 AlGaN/GaN 异质结中引入 GaN/AlN 超晶格背势垒，实现 1.4×10^14 cm^-2 的超高二维电子气密度和 264 Ω/sq 的低方块电阻。
2025-01-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Room-temperature transport of indirect excitons in (Al,Ga)N/GaN quantum wells
我们报道了激子在极性（Al，Ga）N/GAN量子阱中的传输，其传输距离超过几微米，最高可达室温。实现这一结果的关键因素是GAN模板衬底上生长的GAN量子阱（QW）的结晶质量。通过比较生长在蓝宝石和GAN上的两个相同的量子阱的显微光致发光图像，我们揭示了GAN衬底在激子输运中所起的双重作用。首先，在这种结构中较低的穿透位错密度产生较高的激子辐射效率，从而限制了传播激子的非辐射损失。其次，衬底和外延层之间的介电失配的存在强烈限制了结构平面中的光子引导效应，使得激子传输更容易与光子传播区分开。我们的研究结果为室温下宽带隙极性异质结中的门控激子输运铺平了道路。
2016-03-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Ultrafast, polarized, single-photon emission from m-plane InGaN Quantum Dots on GaN nanowires
我们展示了嵌入在GAN纳米线侧壁上的自组装m面InGaN量子点（QD）的单光子发射。结合电子显微镜，阴极射线发光，时间分辨微PL和光子自相关实验给出了一个全面的量子点的结构和光学性能的评估。量子点在100 K温度下表现出反聚束发射，在5 K温度下测得的自相关函数为g^2（0）= 0.28（0.03）。对统计上显著数量的QD的研究表明，这些m-平面QD表现出非常快的辐射寿命（260 +/-55 ps），这表明比先前报道的任何c-平面和a-平面QD都更小的内部场。此外，观察到的单光子几乎完全线性偏振，垂直于晶体学c轴，线性偏振度为0.84 +/- 0.12。这种InGaN量子点纳入纳米线系统满足许多要求的实施到量子信息系统，并可能打开大门，全新的设备概念。
2016-09-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Unipolar Vertical Transport in GaN/AlGaN/GaN Heterostructures
在这封信中，我们报告单极垂直输运特性的c面GAN/AlGaN/GAN异质结构。发现具有随机合金势垒的异质结中的垂直电流与位错密度和异质结势垒高度无关，并且显著高于理论估计。由于在三元AlGaN中的随机合金波动的基于渗滤的传输被建议为主导的传输机制，并通过实验证实，非随机或数字AlGaN合金和极化工程二元GAN势垒可以消除渗滤传输和减少泄漏显着。垂直传输的理解和有效的控制方法，在这里提出将极大地影响III族氮化物单极垂直器件。
2013-02-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The effect of the three-dimensional strain variation on the emission properties of light-emitting diodes based on (In,Ga)N/GaN nanowires
在基于N-极性（In，Ga）N/GAN纳米线的发光二极管（LED）的电致发光（EL）光谱中，我们观察到了一个双峰结构。两个峰的相对强度随注入电流以一种特殊的方式演化。空间和光谱分辨EL图证实了光谱中存在两个主要跃迁，并表明它们是由大多数单个纳米LED发射的。为了阐明这种效应的物理起源，我们对平面LED和NW-LED的应变、电场和电荷密度分布进行了理论计算。在此基础上，我们还模拟了这些器件的EL光谱，表现出双峰结构的N极性异质结，无论是在NW和平面的情况下。相反，当模拟Ga极性平面LED时，没有观察到该特征。我们发现双峰结构的物理根源是N极性异质结构的第一个和最后一个量子阱中发生的较强的量子限制斯塔克效应。只有在NW-LED的情况下才能看到的相对峰值强度随注入电流的奇特演变归因于NWs的自由侧壁处的弹性弛豫引起的三维应变变化。因此，这项研究提供了重要的见解的工作原理的N-极性LED的基础上，平面和NW异质结构。
2017-03-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tuning Electrical and Thermal Transport in AlGaN/GaN Heterostructures via Buffer Layer Engineering
在过去十年中，基于氮化镓（GAN）的宽带隙III-V材料系统的进展已经成为实现高功率和高频电子器件的主要驱动力。由于AlGaN/GAN界面处的高导电性二维电子气（2DEG）基于内置极化场（非掺杂）并且被限制在非常小的厚度，因此其载流子与其掺杂对应物相比表现出高得多的迁移率。在这项研究中，我们表明，这种异质结构的材料还提供了独特的能力，操纵电输运分开从热输运通过检查全悬浮AlGaN/GAN隔膜的不同GAN缓冲层厚度。值得注意的是，我们表明，$100$纳米薄GAN层可以大大阻碍热流而不电输运退化，并且在基于2DEG的异质结构中观察到热电优值（$\it zT$）的显著改善（~ $4$ x）。我们还观察到最先进的热电功率因子（$4-7\times$ $10^{-3}$ $\,Wm^{-1}K^{-2}$）在室温下）在该材料系统的2DEG。这种显着的调谐行为和热电增强，阐述了在这里第一次在基于极化的异质结构，是实现的，因为电子是在异质结构的界面，而声子的材料系统内。这些结果突出了在III-V族材料中使用2DEG用于片上热传感和能量收集的潜力。
2018-02-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
