Abnormal magnetic-field dependence of Hall coefficient in InN epilayers

Abstract

We report on magnetic-field dependences of Hall coefficient and resistivity for InN films grown by plasma-assisted molecular beam epitaxy. The Hall coefficient rises with the magnetic field. This anomalous behavior is discussed in terms of the presence of highly conducting inhomogeneities in the films. According to the magnetic field and temperature dependences of the film resistivity, the inhomogeneities are attributed to metallic indium nanoparticles formed presumably around extended defects within the InN epilayers, at their surface and the InN/GaN interface. Good correlation is observed between the growth conditions of the InN films and their electrical properties recalculated using the model.

Identification of the main contributions to the conductivity of epitaxial InN

“…Recently it has been shown that presence of the In inclusions in InN films results in the abnormal magnetic-field dependence of the Hall coefficient RH and strong magnetoresistance effect [11,12]. In this case, the electron concentration and mobility of the InN semiconductor matrix can be determined only from fitting the magnetic-field dependence of R H in the frames of the model taking into account presence of the highly conductive In nanoparticles [11]. R H has been found to increase with B for all the investigated InN films.…”

Спонтанное формирование кластеров In в эпитаксиальных слоях InN, выращенных методом молекулярно-пучковой эпитаксии

“…учитывающей влияние кластеров In на электрические свойства образцов (см. рисунок) [11,14]. Помимо x на основе данной аппроксимации также Т.А.…”

“…Данный предельный случай был выбран в связи с тем, что, хотя для твердых растворов In x Ga 1−x N при 0.4 x < 1 и наблюдаются аналогичные эффекты, связанные с кластерами In [8], их влияние может быть замаскировано дополнительными явлениями, обусловленными фазовым распадом твердого раствора и параллельной проводимостью областей InGaN с низким содержанием In. Процентное содержание металлических включений In в InN определялось исходя из аппрок-симации магнитополевых зависимостей модуля коэффициента Холла, вид которых, как было показано ранее [11], зависит от транспортных параметров полупроводниковой матрицы InN и количества кластеров In.…”

“…рисунок). |R H | увеличивается с ростом B, что свидетельствует о наличии высокопроводящих кластеров металли-ческого In в исследуемых образцах [11]. Для определения процентного содержания индиевых включений x в слоях InN была проведена аппрок-симация экспериментальных зависимостей |R H |(B) в рамках модели, …”

III‐nitride microcrystal cavities with quasi whispering gallery modes grown by molecular beam epitaxy

“…Importantly, the size of the bright intensity spot in the cavity center (0.5 m) is comparable with the wavelength inside InN (1/3 free‐space wavelength of emission). We should exclude the diffusion of carriers as an important factor for this phenomenon because of low carrier mobility in InN (). The increased surface recombination should be also rejected, because InN‐based structures possess a surface electron accumulation layer, whose characteristics such as the surface‐state density and surface Fermi level are weakly dependent on temperature ().…”