AlNエビタキシヤル薄膜における励起子発光機構

摘要

Exciton fine structures were observed in partially polarized optical reflectance and cathodoluminescence (CL) spectra of AlN epilayers grown by low-pressure metalorganic vapor phase epitaxy on (0001) Al_2O_3 substrates. A few free and four bound exciton lines were clearly resolved in the low-temperature CL spectra of the lowest threading dislocation density (2×10~8 cm~(-2)) AlN film. From the energy difference between the ground- and the first-excited states, the hydrogenic A-exciton binding energy in the compressively strained (Δα/α=-1.68%) AlN was estimated to be 51 meV.%有機金属化学気相エビタキシー法によりc面サファイア基板上に成長された、転位密度の異なるAlN薄膜の励起子エネルギー領域における光学特性を報告する.転位密度の低減に伴って、Al空孔に関連した点欠陥複合体密度の低減と、面内圧縮歪（Δα/α）の増加が観測された.最も転位密度の低い試料（2×10~8cm~(-2)）はΔα/α≌-1.68％と大きな歪を受けており、低温のカソードルミネセンス（CL）スペクトルには4本の束縛励起子発光ピークが観測された.部分偏光反射およびCL測定から、基底および第一励起状態にあるA自由励起子の発光が同定され、水素原子様モデルを適用すると励起子束縛エネルギーは51meVと見積もられた.