Instytut Wysokich Ciśnień

Domieszkowanie azotku galu (GaN) berylem od dawna budzi zainteresowanie ze względu na potencjalne zastosowania w elektronice i optoelektronice. We wcześniejszych pracach  sugerowano, że akceptor Be charakteryzuje się niższą energią jonizacji niż powszechnie stosowany magnez (Mg). Jednak dotychczasowe próby prowadziły głównie do otrzymania materiałów półizolujących, co wiązano z tzw. autokompensacją – skłonnością atomów Be do zajmowania, oprócz pozycji podstawieniowych w miejsce atomów Galu i dających stany akceptorowe, pozycji międzywęzłowych i tworzenia defektów donorowych.

Najnowsze prace wskazują, że domieszka Be może mieć złożony charakter dualny: występować jako akceptor płytki oraz głębszy akceptor polaronowy. Wyniki badań zespołu z Instytutu Wysokich Ciśnień PAN, przeprowadzonych we współpracy z Virginia Commonwealth University oraz University at Albany (USA), opublikowane w Journal of Applied Physics, potwierdzają tę hipotezę.

Pomiary efektu Halla dla warstw GaN:Be wykazały przewodnictwo typu p, nieprzekompensowane donorami, przy energii aktywacji akceptora ~0.40 eV, która wskazuje na głęboki, polaronowy charakter akceptora. Wyniki te dowodzą, że skuteczne domieszkowanie GaN berylem stanowi większe wyzwanie, niż wcześniej zakładano.

Badania sfinansowano z grantu NCN nr 2020/37/B/ST5/03746.

Szczegóły można znaleźć w publikacji: M. Zając i in., Journal of Applied Physics 138, 095705 (2025), https://doi.org/10.1063/5.0283055.

Obserwowana eksperymentalnie zależność pT^-3/2 w funkcji odwrotności temperatury dla warstw GaN:Be o różnej zawartości Be. Linie ciągłe przedstawiają dopasowania wyznaczające głęboki poziom akceptorowy akceptora Be dla T=0.