Исследования наноразмерных колончатых гетероструктур Al$_x$Ga$_{1-x}$N/AlN, выращенных на подложках кремния с различными модификациями поверхности

Методом молекулярно-пучковой эпитаксией с плазменной активацией азота исследован рост наноразмерных колончатых гетероструктур Al$_x$Ga$_{1-x}$N/AlN на поверхности подложек кремния трех типов. Показано, что эпитаксиальный рост зародышевого слоя AlN в N-обогащенных условиях приводит к формированию Al$_x$Ga$_{1-x}$N/AlN-гетероструктур с Ga-полярной поверхностью только на подложке SiC/por-Si/$c$-Si; на подложках $c$-Si и por-Si/$c$-Si слой Al$_x$Ga$_{1-x}$N находится в состоянии неупорядоченного твердого раствора с избыточным содержанием атомов галлия. Продемонстрировано, что наноразмерные колонки Al$_x$Ga$_{1-x}$N, сформированные на SiC/por-Si/$c$-Si-подложке, имеют наклон относительно $c$-оси, что связано с особенностями формирования слоя SiC. Оптические исследования показали, что оптический переход зона–зона для твердого раствора Al$_x$Ga$_{1-x}$N с $E_g$ = 3.99 eV наблюдался только при исследовании гетероструктуры, выращенной на подложке SiC/por-Si/$c$-Si. Предложена качественная модель, объясняющая различие в формирование слоев Al$_x$Ga$_{1-x}$N на подложках $c$-Si, por-Si/$c$-Si и SiC/por-Si/$c$-Si.