Усиленная люминесценция сильнолегированных AlxGa1-xN-структур при оптическом возбуждении

Исследованы спектральные, временные и поляризационные характеристики люминесценции сильнолегированных Al_xGa_1-xN-пленок на подожке из сапфира при оптической импульсной накачке излучением с λ = 266 нм. Спектры спонтанного излучения, связанные с донорно-акцепторными переходами, имеют неоднородное уширение с шириной на полувысоте более 0.5 эВ и охватывают весь видимый диапазон. Спектры излучения, выходящего из торца исследуемых структур, состоят из нескольких узкополосных эквидистантных компонент, каждая из которых расщепляется на TE и TM моды со взаимно перпендикулярной поляризацией. Это связано с распространением плоских волн внутри плоского волновода по зигзагообразному пути при полном внутреннем отражении от поверхностей волновода. Измерены оптические коэффициенты усиления, которые для Al_0.5Ga_0.5N/AlN на λ ≈ 510 нм, Al_0.74Ga_0.26N/AlN на λ ≈ 468 нм и AlN/Al_0.6Ga_0.4N/AlN/Al₂O₃ на λ ≈ 480 нм составили ~70, 20 и 44 см^-1 соответственно. Измеренные значения квантовой эффективности люминесценции равны 0.79, 0.49 и 0.14 для пленок Al_0.74Ga_0.26N, Al_0.65Ga_0.35N и Al_0.5Ga_0.5N, вычисленные значения сечений перехода в центре полосы излучения составляют ~10^-18 см².