Applied Physics B

, Volume 98, Issue 4, pp 767–772 | Cite as

ZnO-based heterojunction light-emitting diodes on p-SiC(4H) grown by atomic layer deposition

  • Y. T. Shih
  • M. K. Wu
  • M. J. Chen
  • Y. C. Cheng
  • J. R. Yang
  • M. Shiojiri
Article

Abstract

Atomic layer deposition was used to grow n-type Al-doped ZnO (n-ZnO) and undoped ZnO (i-ZnO) layers on p-type 4H-SiC substrates, to fabricate n-ZnO/p-SiC and n-ZnO/i-ZnO/p-SiC heterojunction light-emitting diodes (LEDs). Electroluminescence (EL) from the n-ZnO/p-SiC LED originated from radiative recombination of donor–acceptor pairs in SiC due to the predominant electron injection from n-ZnO into p-SiC. On the other hand, the n-ZnO/i-ZnO/p-SiC LED exhibited dominant ultraviolet (UV) emission at 393 nm from ZnO. This difference is attributable to the insertion of the undoped i-ZnO layer between n-ZnO and p-SiC, leading to the injection of holes from p-SiC and electrons from n-ZnO into the i-ZnO layer and thus the generation of UV EL from ZnO.

PACS

78.55.Et 78.60.Fi 78.66.Hf 

Preview

Unable to display preview. Download preview PDF.

Unable to display preview. Download preview PDF.

References

  1. 1.
    A. Tsukazaki, A. Ohtomo, T. Onuma, M. Ohtani, T. Makino, M. Sumiya, K. Ohtani, S.F. Chichibu, S. Fuke, Y. Segawa, H. Ohno, H. Koinuma, M. Kawasaki, Nat. Mater. 4, 42 (2005) ADSCrossRefGoogle Scholar
  2. 2.
    S.J. Jiao, Z.Z. Zhang, Y.M. Lu, D.Z. Shen, B. Yao, J.Y. Zhang, B.H. Li, D.X. Zhao, X.W. Fan, Z.K. Tang, Appl. Phys. Lett. 88, 031911 (2006) ADSCrossRefGoogle Scholar
  3. 3.
    Y. Chen, D. Bagnall, T. Yao, Mater. Sci. Eng. B 75, 190 (2000) CrossRefGoogle Scholar
  4. 4.
    W.Z. Xu, Z.Z. Ye, Y.J. Zeng, L.P. Zhu, B.H. Zhao, L. Jiang, J.G. Lu, H.P. He, Appl. Phys. Lett. 88, 173506 (2006) ADSCrossRefGoogle Scholar
  5. 5.
    W. Liu, S.L. Gu, J.D. Ye, S.M. Zhu, S.M. Liu, X. Zhou, R. Zhang, Y. Shi, Y.D. Zheng, Appl. Phys. Lett. 88, 092101 (2006) ADSCrossRefGoogle Scholar
  6. 6.
    J.A. Lubguban, H.W. White, B.J. Kim, Y.S. Park, C.J. Youn, Appl. Phys. Lett. 88, 241108 (2006) ADSCrossRefGoogle Scholar
  7. 7.
    Y.I. Alivov, E.V. Kalinina, A.E. Cherenkov, D.C. Look, B.M. Ataev, A.K. Omaev, M.V. Chukichev, D.M. Bagnall, Appl. Phys. Lett. 83, 4719 (2003) ADSCrossRefGoogle Scholar
  8. 8.
    Y.I. Alivov, J.E. Van Nostrand, D.C. Look, M.V. Chukichev, B.M. Ataev, Appl. Phys. Lett. 83, 2943 (2003) ADSCrossRefGoogle Scholar
  9. 9.
    D.J. Rogers, F. Hosseini Teherani, A. Yasan, K. Minder, P. Kung, M. Razeghi, Appl. Phys. Lett. 88, 141918 (2006) ADSCrossRefGoogle Scholar
  10. 10.
    X.Li. Guo, J.H. Choi, H. Tabata, T. Kawai, Jpn. J. Appl. Phys. 40, L177 (2001) ADSCrossRefGoogle Scholar
  11. 11.
    C. Yuen, S.F. Yu, S.P. Lau, Rusli, T.P. Chen, Appl. Phys. Lett. 86, 241111 (2005) ADSCrossRefGoogle Scholar
  12. 12.
    C. Yuen, S.F. Yu, E.S.P. Leong, H.Y. Yang, S.P. Lau, H.H. Hng, IEEE J. Quantum Electron. 41, 970 (2005) ADSCrossRefGoogle Scholar
  13. 13.
    M. Ritala, M. Leskela, Nanotechnology 10, 19 (1999) ADSCrossRefGoogle Scholar
  14. 14.
    L. Niinistö, J. Päiväsaari, J. Niinistö, M. Putkonen, M. Nieminen, Phys. Status Solidi (a) 201, 1443 (2004) ADSCrossRefGoogle Scholar
  15. 15.
    J. Lim, K. Shin, H.W. Kim, C. Lee, J. Lumin. 109, 181 (2004) Google Scholar
  16. 16.
    H.C. Chen, M.J. Chen, M.K. Wu, Y.C. Cheng, F.Y. Tsai, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 14, 1053 (2008) CrossRefGoogle Scholar
  17. 17.
    D.C. Look, B. Claflin, Ya.I. Alivov, S.J. Park, Phys. Status Solidi (a) 201, 2203 (2004) ADSCrossRefGoogle Scholar
  18. 18.
    R.W. Chuang, R.X. Wu, L.W. Lai, C.T. Lee, Appl. Phys. Lett. 91, 231113 (2007) ADSCrossRefGoogle Scholar
  19. 19.
    H.Y. Xu, Y.C. Liu, Y.X. Liu, C.S. Xu, C.L. Shao, R. Mu, Appl. Phys. B 80, 871 (2005) ADSCrossRefGoogle Scholar
  20. 20.
    S.J. Jiao, Y.M. Lu, D.Z. Shen, Z.Z. Zhang, B.H. Li, J.Y. Zhang, B. Yao, Y.C. Liu, X.W. Fan, Phys. Status Solidi (c) 3, 972 (2006) ADSCrossRefGoogle Scholar
  21. 21.
    Y.I. Alivov, D. Johnstone, Ü. Özgür, V. Avrutin, Q. Fan, S.S. Akarca-Biyikli, H. Morkoç, Jpn. J. Appl. Phys. 44, 7281 (2005) ADSCrossRefGoogle Scholar
  22. 22.
    A. El-Shaer, A. Bakin, E. Schlenker, A.C. Mofor, G. Wagner, S.A. Reshanov, A. Waag, Superlattices Microstruct. 42, 387 (2007) ADSCrossRefGoogle Scholar
  23. 23.
    J.G. Lu, S. Fujita, T. Kawaharamura, H. Nishinaka, Y. Kamada, T. Ohshima, Z.Z. Ye, Y.J. Zeng, Y.Z. Zhang, L.P. Zhu, H.P. He, B.H. Zhao, J. Appl. Phys. 101, 083705 (2007) ADSCrossRefGoogle Scholar
  24. 24.
    A. Kakanakova-Georgieva, R. Yakimova, M.K. Linnarsson, E. Janzén, J. Appl. Phys. 91, 3471 (2002) ADSCrossRefGoogle Scholar
  25. 25.
    Y. Negoro, T. Kimoto, H. Matsunami, Appl. Phys. Lett. 85, 1716 (2004) ADSCrossRefGoogle Scholar
  26. 26.
    F. Fabbri, D. Natalini, A. Cavallini, T. Sekiguchi, R. Nipoti, F. Moscatelli, Superlattices Microstruct. 45, 383 (2009) ADSCrossRefGoogle Scholar
  27. 27.
    S.A. Studenikin, N. Golego, M. Cocivera, J. Appl. Phys. 87, 2413 (2000) ADSCrossRefGoogle Scholar
  28. 28.
    C. Klingshirn, R. Hauschild, J. Fallert, H. Kalt, Phys. Rev. B 75, 115203 (2007) ADSCrossRefGoogle Scholar
  29. 29.
    H. Matsuura, M. Komeda, S. Kagamihara, H. Iwata, R. Ishihara, T. Hatakeyama, T. Watanabe, K. Kojima, T. Shinohe, K. Arai, J. Appl. Phys. 96, 2708 (2004) ADSCrossRefGoogle Scholar
  30. 30.
    C. Hemmingsson, N.T. Son, O. Kordina, J.P. Bergman, E. Janzén, J.L. Lindström, S. Savage, N. Nordell, J. Appl. Phys. 81, 6155 (1997) ADSCrossRefGoogle Scholar
  31. 31.
    J.A. Aranovich, D.G. Golmayo, A.L. Fahrenbruch, R.H. Bube, J. Appl. Phys. 51, 4260 (1980) ADSCrossRefGoogle Scholar
  32. 32.
    T.V. Blank, Y.A. Goldberg, E.V. Kalinina, O.V. Konstantinov, A.O. Konstantinov, A. Hallén, Semicond. Sci. Technol. 20, 710 (2005) ADSCrossRefGoogle Scholar
  33. 33.
    M. Yoganathan, W.J. Choyke, R.P. Devaty, P.G. Neudeck, J. Appl. Phys. 80, 1763 (1996) ADSCrossRefGoogle Scholar
  34. 34.
    T. Hori, Gate Dielectrics and MOS ULSIs: Principles, Technologies, and Applications (Springer, Berlin, 1997) CrossRefGoogle Scholar
  35. 35.
    E.H. Nicollian, J.R. Brews, MOS Physics and Technology (Wiley, New York, 1982) Google Scholar
  36. 36.
    D.K. Schroder, Semiconductor Material and Device Characterization, 2nd edn. (Wiley, New York, 1998) Google Scholar

Copyright information

© Springer-Verlag 2009

Authors and Affiliations

  • Y. T. Shih
    • 1
  • M. K. Wu
    • 1
  • M. J. Chen
    • 1
  • Y. C. Cheng
    • 2
  • J. R. Yang
    • 1
  • M. Shiojiri
    • 3
  1. 1.Department of Materials Science and EngineeringNational Taiwan UniversityTaipeiRepublic of China
  2. 2.Department of Material ScienceNational University of TainanTainanRepublic of China
  3. 3.Kyoto Institute of TechnologyKyotoJapan

Personalised recommendations