Монокристаллический нитрид алюминия представляет собой перспективный материал для со здания ультрафиолетовых оптоэлектронных и силовых приборов, благодаря широкой запрещенной зоне (Eg ≈ 6.1 eV). Развитие приборной базы на его основе сдерживается трудностями в реализации легирования p-типа, во многом ввиду малоизученности свойств акцепторных примесей. Традиционно используемая примесь магния в AlN характеризуется высокой энергией активации и низкой растворимостью.

Предложен оригинальный метод легирования монокристаллического AlN бериллием путем высокотемпературной диффузии (Td = 1700−1800 ^oC). Установлено, что в ходе такой диффузии Be преимущественно ведет себя как акцепторная примесь, компенсирующая донорные центры. Использовались следующие методы: электронный парамагнитный резонанс (ЭПР), оптическое поглощение в видимом и ультрафиолетовом диапазонах, регистрировались микро-Рамановские спектры, снимались LIBS-спектры. Оценка концентрации введенного бериллия дает значение на уровне 1019-1020 cm^-3.

Также нами была продемонстрировано, что Be обладает высоким коэффициентом диффузии D = 10⁻⁷−10⁻⁶ cm²/s в AlN, и его введение приводит к снижению оптического поглощения (ОП) последнего как в видимом, так и в ультрафиолетовом диапазонах. В результате диффузии Ве получены кристаллы AlN, характеризуемые коэффициентом ОП α < 30 cm⁻¹ в спектральном диапазоне 240−700 nm, что находится на уровне лучших образцов объемного монокристаллического AlN. Настоящие результаты позволяют существенно повысить эффективность ультрафиолетовых светодиодов и других оптоэлектронных приборов на основе AlN.

Введение бериллия в AlN путем диффузии является весьма простым и экономичным способом улучшения параметров кристалла. В литературе описан метод введения бериллия путем низкотемпературной эпитаксии. Но этот метод технологически сложен и позволяет получать только тонкие слои AlN:Ве. В описанном нами методе достигается однородное легирование кристаллов, толщиной более 1 см.

Публикации

1. [1] В.А. Солтамов, Е. Н. Мохов, С.С. Нагалюк, О.П. Казарова . ФТТ, 67, 6, 2025.