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2010 | OriginalPaper | Buchkapitel

GaN and InN Nanowires: Growth and Optoelectronic Properties

verfasst von : Toma Stoica, Eli Sutter, Raffaella Calarco

Erschienen in: Trends in Nanophysics

Verlag: Springer Berlin Heidelberg

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Abstract

Self-assembled GaN and InN nanowires (NWs) were synthesized by radio frequency Plasma-Assisted Molecular Beam Epitaxy (PAMBE) without external catalyst. NWs of micrometers length and diameter in the range of 20–200 nm are fabricated using this method under N-rich conditions. Driving mechanisms of the NW nucleation and the growth are discussed. The NWs have been investigated using scanning electron microscopy (SEM), high-resolution transmission electron microscopy (HRTEM), atomic force microscopy (AFM), and photoluminescence (PL). Electric and photoelectric measurements on single wire devices have been performed as well. We establish that the dark, Ultraviolet (UV) photo-current and band-edge absorption tails in GaN NWs are strongly dependent on wire diameter. A model of surface Fermi level pinning and Franz-Keldysh effect in carrier depletion region at wire surface were used to explain the observed behaviors. InN NWs show infrared (IR) photoluminescence strongly dependent on the growth parameters. High electron concentration of 1018 – 1019 cm−3 was evaluated from line shape analysis of PL spectra. The Fermi level pinning at the surface corresponds to a surface accumulation layer. To modify the surface of InN NWs, core-shell InN/GaN NWs were grown. In this paper we focus on the influence of surface effects on the growth and properties of GaN and InN nanowires.

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Literatur
2.
Zurück zum Zitat E.D. Minot, F. Kelkensberg, M. van Kouwen, J.A. van Dam, L.P. Kouwenhoven, V. Zwiller, M.T. Borgstrom, O. Wunnicke, M.A. Verheijen, E. Bakkers, Nano Lett. 7, 367 (2007)CrossRef E.D. Minot, F. Kelkensberg, M. van Kouwen, J.A. van Dam, L.P. Kouwenhoven, V. Zwiller, M.T. Borgstrom, O. Wunnicke, M.A. Verheijen, E. Bakkers, Nano Lett. 7, 367 (2007)CrossRef
4.
5.
Zurück zum Zitat A.B. Greytak, C.J. Barrelet, Y. Li, C.M. Lieber, Appl. Phys. Lett. 87, 151103 (2005)CrossRef A.B. Greytak, C.J. Barrelet, Y. Li, C.M. Lieber, Appl. Phys. Lett. 87, 151103 (2005)CrossRef
6.
Zurück zum Zitat J.C. Johnson, H.J. Choi, K.P. Knutsen, R.D. Schaller, P. Yang, R.J. Saykally, Nat. Mater. 1, 106 (2002)CrossRef J.C. Johnson, H.J. Choi, K.P. Knutsen, R.D. Schaller, P. Yang, R.J. Saykally, Nat. Mater. 1, 106 (2002)CrossRef
7.
Zurück zum Zitat H. Kind, H. Yan, B. Messer, M. Law, P. Yang, Adv. Mater. 14, 158 (2002)CrossRef H. Kind, H. Yan, B. Messer, M. Law, P. Yang, Adv. Mater. 14, 158 (2002)CrossRef
8.
Zurück zum Zitat K. Keem, H. Kim, G.T. Kim, J.S. Lee, B. Min, K. Cho, M.Y. Sung, S. Kim, App. Phys. Lett. 84, 4376 (2004)CrossRef K. Keem, H. Kim, G.T. Kim, J.S. Lee, B. Min, K. Cho, M.Y. Sung, S. Kim, App. Phys. Lett. 84, 4376 (2004)CrossRef
9.
10.
11.
Zurück zum Zitat Y. Cui, Z. Zhong, D. Wang, W.U. Wang, C.M. Lieber, Nano Lett. 3, 149 (2003)CrossRef Y. Cui, Z. Zhong, D. Wang, W.U. Wang, C.M. Lieber, Nano Lett. 3, 149 (2003)CrossRef
12.
13.
Zurück zum Zitat D.M. Bagnall, M. Boreland, Photovoltaic Technol. 36, 4390 (2008) D.M. Bagnall, M. Boreland, Photovoltaic Technol. 36, 4390 (2008)
14.
Zurück zum Zitat J. Chen, G. Cheng, E. Stern, M.A. Reed, P. Avouris, Nano Lett. 7, 2276 (2007)CrossRef J. Chen, G. Cheng, E. Stern, M.A. Reed, P. Avouris, Nano Lett. 7, 2276 (2007)CrossRef
16.
Zurück zum Zitat G.M. Jones, B.H. Hu, C.H. Yang, M.J. Yang, Y.B. Lyanda-Geller, Physica E 34, 612 (2006)CrossRef G.M. Jones, B.H. Hu, C.H. Yang, M.J. Yang, Y.B. Lyanda-Geller, Physica E 34, 612 (2006)CrossRef
17.
Zurück zum Zitat R. Calarco, M. Marso, T. Richter, A.I. Aykanat, R. Meijers, A.v.d. Hart, T. Stoica, H. Lüth, Nano Lett. 5, 981 (2005)CrossRef R. Calarco, M. Marso, T. Richter, A.I. Aykanat, R. Meijers, A.v.d. Hart, T. Stoica, H. Lüth, Nano Lett. 5, 981 (2005)CrossRef
18.
Zurück zum Zitat J. Wensorra, K.M. Indlekofer, M.I. Lepsa, A. Fo1rster, H. Lüth, Nano Lett. 5, 2470 (2005)CrossRef J. Wensorra, K.M. Indlekofer, M.I. Lepsa, A. Fo1rster, H. Lüth, Nano Lett. 5, 2470 (2005)CrossRef
19.
Zurück zum Zitat J. Ebbecke, S. Maisch, A. Wixforth, R. Calarco, R. Meijers, M. Marso, H. Lüth, Nanotechnology 19, 275708 (2008)CrossRef J. Ebbecke, S. Maisch, A. Wixforth, R. Calarco, R. Meijers, M. Marso, H. Lüth, Nanotechnology 19, 275708 (2008)CrossRef
20.
Zurück zum Zitat M.A. Reed, R.J. Randall, R.J. Aggarwal, R.J. Matyi, T.M. Moore, A.E. Wetsel, Phys. Rev. Lett. 60, 535 (1988)CrossRef M.A. Reed, R.J. Randall, R.J. Aggarwal, R.J. Matyi, T.M. Moore, A.E. Wetsel, Phys. Rev. Lett. 60, 535 (1988)CrossRef
21.
Zurück zum Zitat M. Tewordt, L. Martín-Moreno, V.J. Law, M.J. Kelly, R. Newbury, M. Pepper, D.A. Ritchie, J.E.F. Frost, G.A.C. Jones, Phys. Rev. B 46, 3948 (1992)CrossRef M. Tewordt, L. Martín-Moreno, V.J. Law, M.J. Kelly, R. Newbury, M. Pepper, D.A. Ritchie, J.E.F. Frost, G.A.C. Jones, Phys. Rev. B 46, 3948 (1992)CrossRef
22.
Zurück zum Zitat D.G. Austing, T. Honda, S. Tarucha, Semicond. Sci. Technol. 11, 388 (1996)CrossRef D.G. Austing, T. Honda, S. Tarucha, Semicond. Sci. Technol. 11, 388 (1996)CrossRef
23.
24.
Zurück zum Zitat T. Schmidt, M. Tewordt, R.H. Blick, R.J. Haug, D. Pfannkuche, K. von Klitzing, A. Förster, H. Lüth, Phys. Rev. B 51, 5570 (1995)CrossRef T. Schmidt, M. Tewordt, R.H. Blick, R.J. Haug, D. Pfannkuche, K. von Klitzing, A. Förster, H. Lüth, Phys. Rev. B 51, 5570 (1995)CrossRef
25.
Zurück zum Zitat M. Griebel, K.M. Indlekofer, A. Förster, H. Lüth, J. Appl. Phys. 84, 6718 (1998)CrossRef M. Griebel, K.M. Indlekofer, A. Förster, H. Lüth, J. Appl. Phys. 84, 6718 (1998)CrossRef
26.
Zurück zum Zitat J. Wensorra, M.I. Lepsa, K.M. Indlekofer, A. Förster, P. Jaschinsky, B. Voigtländer, G. Pirug, H. Lüth, Phys. Stat. Sol. (a) 203, 3559 (2006)CrossRef J. Wensorra, M.I. Lepsa, K.M. Indlekofer, A. Förster, P. Jaschinsky, B. Voigtländer, G. Pirug, H. Lüth, Phys. Stat. Sol. (a) 203, 3559 (2006)CrossRef
28.
Zurück zum Zitat E. Calleja, M.A. Sanchez-Garcia, F.J. Sanchez, F. Calle, F.B. Naranjo, E. Munoz, U. Jahn, K. Ploog, Phys. Rev. B 62, 16826 (2000)CrossRef E. Calleja, M.A. Sanchez-Garcia, F.J. Sanchez, F. Calle, F.B. Naranjo, E. Munoz, U. Jahn, K. Ploog, Phys. Rev. B 62, 16826 (2000)CrossRef
29.
Zurück zum Zitat R. Meijers, T. Richter, R. Calarco, T. Stoica, H.P. Bochem, M. Marso, H. Lüth, J. Cryst. Growth 289, 381 (2006)CrossRef R. Meijers, T. Richter, R. Calarco, T. Stoica, H.P. Bochem, M. Marso, H. Lüth, J. Cryst. Growth 289, 381 (2006)CrossRef
30.
Zurück zum Zitat S. Biswas, S. Kar, T. Ghoshal, V.D. Ashok, S. Chakrabarti, S. Chaudhuri, Mater. Res. Bull. 42, 428 (2007)CrossRef S. Biswas, S. Kar, T. Ghoshal, V.D. Ashok, S. Chakrabarti, S. Chaudhuri, Mater. Res. Bull. 42, 428 (2007)CrossRef
31.
Zurück zum Zitat H.Y. Chen, H.W. Lin, C.H. Shen, S. Gwo, Appl. Phys. Lett. 89, 243105 (2006)CrossRef H.Y. Chen, H.W. Lin, C.H. Shen, S. Gwo, Appl. Phys. Lett. 89, 243105 (2006)CrossRef
32.
Zurück zum Zitat K.A. Bertness, A. Roshko, L.M. Mansfield, T.E. Harvey, N.A. Sanford, J. Cryst. Growth 300, 94 (2007)CrossRef K.A. Bertness, A. Roshko, L.M. Mansfield, T.E. Harvey, N.A. Sanford, J. Cryst. Growth 300, 94 (2007)CrossRef
33.
Zurück zum Zitat J.F. Fälth, S.K. Davidsson, X.Y. Liu, T.G. Andersson, Thin Solid Films 515, 603 (2006)CrossRef J.F. Fälth, S.K. Davidsson, X.Y. Liu, T.G. Andersson, Thin Solid Films 515, 603 (2006)CrossRef
34.
Zurück zum Zitat L. Cerutti, J. Ristic, S. Fernandez-Garrido, E. Calleja, A. Trampert, K.H. Ploog, S. Lazic, J.M. Calleja, Appl. Phys. Lett. 88, 213114 (2006)CrossRef L. Cerutti, J. Ristic, S. Fernandez-Garrido, E. Calleja, A. Trampert, K.H. Ploog, S. Lazic, J.M. Calleja, Appl. Phys. Lett. 88, 213114 (2006)CrossRef
35.
Zurück zum Zitat R.K. Debnath, R. Meijers, T. Richter, T. Stoica, R. Calarco, H. Lüth, Appl. Phys. Lett. 90, 123117 (2007)CrossRef R.K. Debnath, R. Meijers, T. Richter, T. Stoica, R. Calarco, H. Lüth, Appl. Phys. Lett. 90, 123117 (2007)CrossRef
36.
Zurück zum Zitat R. Calarco, R.J. Meijers, R.K. Debnath, T. Stoica, E. Sutter, H. Lüth, Nano Lett. 7, 2248 (2007)CrossRef R. Calarco, R.J. Meijers, R.K. Debnath, T. Stoica, E. Sutter, H. Lüth, Nano Lett. 7, 2248 (2007)CrossRef
37.
Zurück zum Zitat A. Trampert, J. Ristic, U. Jahn, E. Calleja, K.H. Ploog, Microsc. Semicond. Mater. Conf., Cambridge Inst. Phys. Conf. Ser. 2003, No.180, p. 167 A. Trampert, J. Ristic, U. Jahn, E. Calleja, K.H. Ploog, Microsc. Semicond. Mater. Conf., Cambridge Inst. Phys. Conf. Ser. 2003, No.180, p. 167
38.
Zurück zum Zitat T. Stoica, E. Sutter, R.J. Meijers, R.K. Debnath, R. Calarco, H. Lüth, D. Grützmacher, Small 4, 751 (2008)CrossRef T. Stoica, E. Sutter, R.J. Meijers, R.K. Debnath, R. Calarco, H. Lüth, D. Grützmacher, Small 4, 751 (2008)CrossRef
39.
40.
Zurück zum Zitat T. Kuykendall, S. Aloni, I.J. La Plante, T. Mokari1, Int. J. Photoenergy, 2009, 767951 (2009)CrossRef T. Kuykendall, S. Aloni, I.J. La Plante, T. Mokari1, Int. J. Photoenergy, 2009, 767951 (2009)CrossRef
42.
Zurück zum Zitat L. Jensen, M. Björk, S. Jeppesen, A. Persson, B. Ohlsson, L. Samuelson, Nano Lett. 4, 1961 (2004)CrossRef L. Jensen, M. Björk, S. Jeppesen, A. Persson, B. Ohlsson, L. Samuelson, Nano Lett. 4, 1961 (2004)CrossRef
43.
Zurück zum Zitat T. Zywietz, J. Neugebauer, M. Scheffler, Appl. Phys. Lett. 73, 487 (1998)CrossRef T. Zywietz, J. Neugebauer, M. Scheffler, Appl. Phys. Lett. 73, 487 (1998)CrossRef
44.
Zurück zum Zitat R.K. Debnath, T. Stoica, A. Besmehn, K. Jeganathan, E. Sutter, R. Meijers, H. Lüth, R. Calarco, J. Cryst. Growth 311, 3389 (2009)CrossRef R.K. Debnath, T. Stoica, A. Besmehn, K. Jeganathan, E. Sutter, R. Meijers, H. Lüth, R. Calarco, J. Cryst. Growth 311, 3389 (2009)CrossRef
45.
Zurück zum Zitat T. Stoica, R. Meijers, R. Calarco, T. Richter, H. Lüth, J. Cryst. Growth 290, 241 (2006)CrossRef T. Stoica, R. Meijers, R. Calarco, T. Richter, H. Lüth, J. Cryst. Growth 290, 241 (2006)CrossRef
47.
Zurück zum Zitat L. Polenta, M. Rossi, A. Cavallini, R. Calarco, M. Marso, R. Meijers, T. Richter, T. Stoica, H. Lüth, ACS Nano 2, 287 (2008)CrossRef L. Polenta, M. Rossi, A. Cavallini, R. Calarco, M. Marso, R. Meijers, T. Richter, T. Stoica, H. Lüth, ACS Nano 2, 287 (2008)CrossRef
48.
Zurück zum Zitat K. Jeganathan, R.K. Debnath, R. Meijers, T. Stoica, R. Calarco, D. Grützmacher, H. Lüth, J. Appl. Phys. 105, 123707 (2009)CrossRef K. Jeganathan, R.K. Debnath, R. Meijers, T. Stoica, R. Calarco, D. Grützmacher, H. Lüth, J. Appl. Phys. 105, 123707 (2009)CrossRef
49.
Zurück zum Zitat A. Cavallini, L. Polenta, M. Rossi, T. Stoica, R. Calarco, R.J. Meijers, T. Richter, H. Lüth, Nano Lett. 7, 2166 (2007)CrossRef A. Cavallini, L. Polenta, M. Rossi, T. Stoica, R. Calarco, R.J. Meijers, T. Richter, H. Lüth, Nano Lett. 7, 2166 (2007)CrossRef
50.
Zurück zum Zitat W. Franz, Naturforschung 13, 484 (1958) W. Franz, Naturforschung 13, 484 (1958)
51.
Zurück zum Zitat L. Keldysh, Sov. Phys. JETP 7, 788 (1958) L. Keldysh, Sov. Phys. JETP 7, 788 (1958)
52.
Zurück zum Zitat M. Bertelli, P. Löptien, M. Wenderoth, A. Rizzi, R.G. Ulbrich, M.C. Righi, A. Ferretti, L. Martin-Samos, C.M. Bertoni, A. Catellani, Phys. Rev. B 80, 115324 (2009)CrossRef M. Bertelli, P. Löptien, M. Wenderoth, A. Rizzi, R.G. Ulbrich, M.C. Righi, A. Ferretti, L. Martin-Samos, C.M. Bertoni, A. Catellani, Phys. Rev. B 80, 115324 (2009)CrossRef
53.
Zurück zum Zitat S.L. Rumyantsev, M.S. Shur, M.E. Levinshtein, A. Motayed, A.V. Davydov, J. Appl. Phys. 103, 064501 (2008)CrossRef S.L. Rumyantsev, M.S. Shur, M.E. Levinshtein, A. Motayed, A.V. Davydov, J. Appl. Phys. 103, 064501 (2008)CrossRef
54.
Zurück zum Zitat T. Stoica, R.J. Meijers, R. Calarco, T. Richter, E. Sutter, H. Lüth, Nano Lett. 6, 1541 (2006)CrossRef T. Stoica, R.J. Meijers, R. Calarco, T. Richter, E. Sutter, H. Lüth, Nano Lett. 6, 1541 (2006)CrossRef
55.
Zurück zum Zitat V. Yu. Davydov, A.A. Klochikhin, Semiconductors 38, 897 (2004) V. Yu. Davydov, A.A. Klochikhin, Semiconductors 38, 897 (2004)
56.
Zurück zum Zitat H. Lüth, Surface and Interfaces of Solid Materials, (Springer, Berlin, 1995) H. Lüth, Surface and Interfaces of Solid Materials, (Springer, Berlin, 1995)
57.
58.
Zurück zum Zitat P.D.C. King, T.D. Veal, C.F. McConville, F. Fuchs, J. Furthmuller, F. Bechstedt, P. Schley, R. Goldhahn, J. Schoermann, D.J. As, K. Lischka, D. Muto, H. Naoi, Y. Nanishi, H. Lu, W.J. Schaff, Appl. Phys. Lett. 91, 092101 (2007)CrossRef P.D.C. King, T.D. Veal, C.F. McConville, F. Fuchs, J. Furthmuller, F. Bechstedt, P. Schley, R. Goldhahn, J. Schoermann, D.J. As, K. Lischka, D. Muto, H. Naoi, Y. Nanishi, H. Lu, W.J. Schaff, Appl. Phys. Lett. 91, 092101 (2007)CrossRef
59.
60.
Zurück zum Zitat C. Blömers, T. Schäpers, T. Richter, R. Calarco, H. Lüth, M. Marso, Appl. Phys. Lett. 92, 132101 (2008)CrossRef C. Blömers, T. Schäpers, T. Richter, R. Calarco, H. Lüth, M. Marso, Appl. Phys. Lett. 92, 132101 (2008)CrossRef
61.
Zurück zum Zitat C. Blömers, T. Schäpers, T. Richter, R. Calarco, H. Lüth, M. Marso, Phys. Rev. B 77, 201301 (2008)CrossRef C. Blömers, T. Schäpers, T. Richter, R. Calarco, H. Lüth, M. Marso, Phys. Rev. B 77, 201301 (2008)CrossRef
62.
Zurück zum Zitat T. Richter, C. Blömers, H. Lüth, R. Calarco, M. Indlekofer, M. Marso, T. Schäpers, Nano Lett. 8, 2834 (2008)CrossRef T. Richter, C. Blömers, H. Lüth, R. Calarco, M. Indlekofer, M. Marso, T. Schäpers, Nano Lett. 8, 2834 (2008)CrossRef
Metadaten
Titel
GaN and InN Nanowires: Growth and Optoelectronic Properties
verfasst von
Toma Stoica
Eli Sutter
Raffaella Calarco
Copyright-Jahr
2010
Verlag
Springer Berlin Heidelberg
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-642-12070-1_4

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