Особенности формирования объемных слоев In$_x$Ga$_{1-x}$N в зоне несмешиваемости твердых растворов ($x\sim$ 0.6) методом молекулярно-пучковой эпитаксии с плазменной активацией азота

Изучены особенности формирования объемных слоев InGaN с содержанием индия $\sim$60% – в зоне несмешиваемости тройных твердых растворов InGaN – методом молекулярно-пучковой эпитаксии с плазменной активацией азота. Рост исследуемых структур проводился на сапфировых подложках, при этом варьировались температура эпитаксии и соотношение потоков металлов (In + Ga) и активированного (атомарного) азота. Продемонстрировано, что темпы разложения и фазового распада для тройных растворов In$_{0.6}$Ga$_{0.4}$N немонотонно зависят от температуры роста в диапазоне $T_{\mathrm{gr}}$ = 430–470$^\circ$C. Обнаружено, что процессы разложения InGaN происходят на поверхности роста и приводят к появлению поверхностных фаз металлического In и бинарного InN, в то время как фазовый распад приводит к возникновению фаз InGaN различного состава во всем объеме осаждаемого слоя InGaN. Показано, что в исследуемом диапазоне температур фазовый распад определяется поверхностной диффузией, которую можно подавить за счет роста в сильно азотобогащенных условиях, что позволило получить однородные слои InGaN с содержанием In $\sim$60% при высокотемпературном ($T_{\mathrm{gr}}$ = 470$^\circ$C) росте. Продемонстрировано, что подавление процессов разложения InGaN является определяющим в достижении эффективной межзонной люминесценции получаемых структур, в то время как наличие фазовой сепарации в меньшей степени влияет на излучательные свойства слоев InGaN, по крайней мере в области низких ($T$ = 77 K) температур.