Boson Peak Related to Ga Nanoclusters in AlGaN Layers Grown by Plasma-Assisted Molecular Beam Epitaxy at Ga-Rich Conditions


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Resumo

We report the results of systematic Raman spectroscopy studies of AlxGa1 –xN (x ~ 0.75) layers grown using plasma-assisted molecular beam epitaxy at various stoichiometric conditions and growth fluxes. The high-intensity asymmetric low-frequency peak obeying Bose statistics is discovered in Raman spectra of the layers grown by temperature-modulated epitaxy at strongly Ga-enriched conditions. Theoretical model is developed to explain the origin and the high intensity of the observed low-frequency peak, which is attributed to the presence of excessive metallic gallium in AlGaN layers and can be explained by vibrations of gallium clusters with a diameter of ~1 nm. The nature of the low-frequency peak is similar to that of the boson peak in glasses, which occupies the same frequency range in Raman spectra. We demonstrate the capabilities of Raman spectroscopy as an express and non-destructive technique for optimization of growth conditions of AlGaN layers to achieve simultaneously the atomically-smooth droplet-free surface morphology and the high structural quality.

Sobre autores

V. Davydov

Ioffe Institute

Autor responsável pela correspondência
Email: valery.davydov@mail.ioffe.ru
Rússia, St. Petersburg, 194021

V. Jmerik

Ioffe Institute

Autor responsável pela correspondência
Email: jmerik@pls.ioffe.ru
Rússia, St. Petersburg, 194021

E. Roginskii

Ioffe Institute

Autor responsável pela correspondência
Email: e.roginskii@mail.ioffe.ru
Rússia, St. Petersburg, 194021

Yu. Kitaev

Ioffe Institute

Autor responsável pela correspondência
Email: yu.kitaev@mail.ru
Rússia, St. Petersburg, 194021

Y. Beltukov

Ioffe Institute

Autor responsável pela correspondência
Email: ybeltukov@gmail.com
Rússia, St. Petersburg, 194021

M. Smirnov

Saint-Petersburg State University

Autor responsável pela correspondência
Email: smirnomb@rambler.ru
Rússia, St. Petersburg, 199034

D. Nechaev

Ioffe Institute

Autor responsável pela correspondência
Email: nechayev@mail.ioffe.ru
Rússia, St. Petersburg, 194021

A. Smirnov

Ioffe Institute

Autor responsável pela correspondência
Email: alex.smirnov@mail.ioffe.ru
Rússia, St. Petersburg, 194021

I. Eliseyev

Ioffe Institute

Autor responsável pela correspondência
Email: zoid95@yandex.ru
Rússia, St. Petersburg, 194021

P. Brunkov

Ioffe Institute

Autor responsável pela correspondência
Email: brunkov@mail.ioffe.ru
Rússia, St. Petersburg, 194021

S. Ivanov

Ioffe Institute

Autor responsável pela correspondência
Email: ivanovsv@mail.ioffe.ru
Rússia, St. Petersburg, 194021


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