Silicon in AlN: shallow donor and DX behaviors

Abstract

Silicon in AlN: shallow donorand DX behaviors, 2011, physica status solidi (c)P hys.

Microscopic origin ofn-type behavior in Si-doped AlN

“…Figure 1 shows furthermore that oxygen is a negative-U defect, undergoing a shallow-to-deep DX-like structural transition. This agrees with previous calculations 7,8,11 and with recent experimental results from electron paramagnetic resonance and electron-nuclear double resonance. 27 Other defects also exhibit negative-U behavior: unstable charge states and thermodynamic transition levels involving transfer of more than one electron.…”

“…This mechanism is a key factor that needs to be understood in order to promote development of AlN-based devices. Recently some publications 7,8 have investigated fundamental properties of Sidoping in AlN. The results indicate a shallow donor character for this dopant, instead of the DX-states predicted before.…”

Optical identification of silicon as a shallow donor in MOVPE grown homoepitaxial AlN

“…Skierbiszewski et al 30 as well as Zeisel et al 31 suggested silicon to form a DX state. Recently Son et al 32 studied the nature of silicon in AlN by paramagnetic resonance, considering the behavior as shallow donor and DX state.…”

Untersuchungen zum Lumineszenzverhalten des Aluminiumnitrids und der Aufbau einer Kurzzeit-Lumineszenz-Spektroskopie-Apparatur

“…Das gleiche Verhalten kann auch bei einem Vergleich von gedehnten zu ungedehnten Regionen innerhalb eines Substrates beobachtet werden [122]. In der Literatur gibt es verschiedene Ansichten, ob sich Silizium in AlN als substitutioneller Donator auf dem Aluminiumplatz verhält [123][124][125][126][127], oder ob es ein sogenanntes DX-Zentrum bildet [128][129][130][131][132][133][134]: Neben dem am Silizium gebundenen Exziton Si 0 X wurde auch noch ein Zwei-Elektronen-Satellit Si 0 X:2s, p 76.6 meV unterhalb von F X A gefunden [64]. Dieser zeichnete sich bei den Autoren durch ein festes Intensitätsverhältnis von 1 : 230 verglichen mit Si 0 X an verschiedenen Probenpositionen und ein gleichartiges temperaturabhängiges Verhalten aus.…”

“…In einer DX-Konfiguration wirkt der Donator Silizium selbstkompensierend und kann daher nicht zu einer elektrischen Leitfähigkeit beitragen. Zeisel et al[131] und Son et al[133,134] fanden mit Elektronenspinresonanz-Messungen DX-Zustände in einer Tiefe von 320 meV beziehungsweise 78 meV unter dem d 0 -Zustand, während Hevia et al in Simulationen basierend auf HSE nur Hinweise für kleine Gitterverzerrungen aber keinen Übergang in ein DX-Zentrum lieferten[127]. Unabhängig davon beobachteten Neuschl et al eine frühe thermische Löschung bei etwa 60 K für den Si 0 X-Übergang, was einer Barriere von 5 meV zwischen einem metastabilen d 0 -Zustand und der DX-Konfiguration entsprechen würde[64].…”