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2025 article

Pronounced visible luminescence in GaN by high-temperature anion implantation

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Rattachement africain : us. Niveau de preuve : code pays fourni par la source.

Le résumé fourni par la source

Chemically robust III-nitrides (III-N) with bandgaps in the visible spectral range are critical for advancing emerging technologies such as solar-driven photocatalysis and optoelectronics. Conventional methods for bandgap reduction of GaN, such as increasing indium content in InGaN alloys, are limited by lattice mismatch strain-induced defects that compromise device performance. Incorporating small number of anions like arsenic (As) or antimony (Sb) offers an alternative through significant band bowing in GaN; however, achieving high visible emission efficiency remains challenging for in situ epitaxial incorporation due to thermodynamic barriers of limited solubility. This study demonstrates high-temperature (550 and 1000 °C) ion implantation as an effective strategy to tailor the spectral response of various GaN semiconductor structures into the visible range, achieving bright room-temperature photoluminescence at ∼485 and ∼550 nm for As- and Sb-related emissions, respectively. Notably, the implanted impurity concentration is only at the ∼1 × 1019 cm−3 level and localized at a depth of ∼30 nm below the surface. Based on density functional theory calculations, the observed As-related emission arises from a combined effect of valence band edge shifting by As replacing N isoelectronically and an Arsenic interstitial (Asi3+) defect level formation. The Sb-related emission was attributed only to the substitutional Sb in N site (SbN0) related band energy shift, as previously reported for epitaxial incorporation. This work establishes high-temperature ion implantation as a viable technique to enable effective concurrent impurity activation and crystal damage repair, opening pathways for deep-level defect and bandgap engineering in GaN for energy conversion and photonic and quantum applications.

Ce résumé expose les affirmations des auteurs. BNTIC ne l’interprète pas comme une validation indépendante des résultats.

Le contrôle bibliographique ouvert

DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.

Titre Crossref
Pronounced visible luminescence in GaN by high-temperature anion implantation
Date Crossref
01/09/2025
Éditeur
AIP Publishing
Type
journal-article

Ce recoupement confirme des métadonnées liées au DOI. Il ne confirme ni la méthode ni les conclusions de l’étude, et il ne compte pas comme une seconde source scientifique indépendante.

Où se fait cette recherche

  • The University of Texas at Austin Microelectronic Research Center pays non établi dans la notice
    Université ou école supérieure
  • University of Illinois Urbana-Champaign Department of Electrical and Computer Engineering pays non établi dans la notice
    Université ou école supérieure
  • University of Michigan Department of Materials Science and Engineering pays non établi dans la notice
    Université ou école supérieure

Microelectronic Research Center — The University of Texas at Austin, Department of Electrical and Computer Engineering — University of Illinois Urbana-Champaign et Department of Materials Science and Engineering — University of Michigan.

Une affiliation ne permet pas de déduire la nationalité d’un auteur.

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