Transmission electron microscopy and X-ray diffraction werw used to study compositional modulation in In_xGa_1-xN layers grown with compositions close to the miscibility gap.
The samples (0.34,<x<0.8) were deposited by molecular beam epitaxy
using either a 200nm-thick AlN or GaN buffer layer grown on a sapphire
substrate. In the TEM imkaging mode this modulation is seen as
black/white fringes which can be considered as self-assembled thin quantum
wells. Periodic compositional modulation leads to extra electeon diffraction
spots and satellite reflections in X-ray diffracyion in the θ-2θ coupled
geometry. The modulation period was determined using both methods. Larger
modulation periods ware observed for layers with higher In content and
for those having larger mismatch with the underlying AlN buffer layer.
Compositional modulation was not observed for a sample with x=0.34 grown
on a GaN budffer layer. Modulated films tend to have large "Stokes
shift" between their absorption edge and photoluminescence peak.
TEMやX線回折はIn_xGa_1-xNの組成変調を研究するために用いられている。サンプル(0.34<x<0.8)は、サファイアを基板とし、200nmの厚さのAlN、GaNを緩衝板としたMBEにより作成した。これをTEMで観察すると、この変調は黒及び白の断片として確認された。このような周期的な組成変調により、θー2θ間のX線回折では普段見られないような回折パターンが確認されtが。このような変調の周期は2つの方法で決定できる。まず、大きな変調は、Inの濃度が大きいサンプルで起こる。これらはAlN板との間の弾性定数に大きな差がある。
一方、x=0.34のサンプル(GaN板)では確認されなかった。そして、組成変調が生じたサンプルには、absorption edgeとphotoluminescence peakの間に大きな"ストークスシフト"を示す 傾向がある。