Disertacija skirta krūvininkų rekombinacijos tyrimams plačiatarpiuose nitridiniuose puslaidininkiuose bei jų dariniuose. Kompleksiniai eksperimentiniai tyrimai buvo atlikti naudojant kelias skirtingas metodikas. Atlikti krūvininkų dinamikos GaN sluoksniuose tyrimai labai žemų ir aukštų sužadinimų sąlygomis. Pasiūlytas naujas liuminescencijos gesimo kinetikų interpretavimo metodas, siejant liuminescencijos ir šviesa indukuotų dinaminių gardelių kinetikas. Naujas požiūris į geltonosios liuminescencijos juostą GaN sluoksniuose leido susieti geltonosios liuminescencijos intensyvumą su krūvininkų gyvavimo trukme. Skirtingomis technologijomis augintų AlGaN sluoksnių palyginimas suteikė informacijos apie juostos potencialo fliuktuacijas bei krūvininkų gyvavimo trukmę ribojančius veiksnius AlGaN medžiagose. Atskleista naujų krūvininkų dinamikos daugialakštėse AlGaN/AlGaN kvantinėse duobėse ypatumų – vidinio elektrinio lauko bei kvantinės duobės pločio fliuktuacijų sąlygotos lokalizacijos įtaka krūvininkų dinamikai. Dauguma tirtų bandinių buvo auginti naudojant MEMOCVDTM technologiją ir tyrimai patvirtino šios technologijos potencialą siekiant pagerinti medžiagų kokybę. / The thesis is dedicated to carrier recombination investigations in wide-band-gap semiconductors and their structures. The complex experimental studies were performed by combining several different techniques. Carrier dynamics in GaN epilayers were investigated under extremely low and high excitation conditions. A new method for interpreting photoluminescence decay kinetics was suggested by interrelating luminescence and light-induced grating decay transients. The new approach for studies of yellow band in GaN was shown by linking the carrier lifetime with yellow band intensity. Two AlGaN epilayers grown by different novel growth techniques were compared and the factors limiting carrier lifetime were identified. Moreover, more evidence on alloy mixing and band potential fluctuations in AlGaN was provided by our study. Essential knowledge was attained about carrier dynamics in high-Al-content AlGaN/AlGaN multiple quantum well structures: the influence of built-in electric field and carrier localization on carrier dynamics. Most of the samples under study were grown by MEMOCVDTM growth technique, and our study confirmed the high potential of this innovative growth technique for improving material quality.

The thesis is dedicated to carrier recombination investigations in wide-band-gap semiconductors and their structures. The complex experimental studies were performed by combining several different techniques. Carrier dynamics in GaN epilayers were investigated under extremely low and high excitation conditions. A new method for interpreting photoluminescence decay kinetics was suggested by interrelating luminescence and light-induced grating decay transients. The new approach for studies of yellow band in GaN was shown by linking the carrier lifetime with yellow band intensity. Two AlGaN epilayers grown by different novel growth techniques were compared and the factors limiting carrier lifetime were identified. Moreover, more evidence on alloy mixing and band potential fluctuations in AlGaN was provided by our study. Essential knowledge was attained about carrier dynamics in high-Al-content AlGaN/AlGaN multiple quantum well structures: the influence of built-in electric field and carrier localization on carrier dynamics. Most of the samples under study were grown by MEMOCVDTM growth technique, and our study confirmed the high potential of this innovative growth technique for improving material quality. / Disertacija skirta krūvininkų rekombinacijos tyrimams plačiatarpiuose nitridiniuose puslaidininkiuose bei jų dariniuose. Kompleksiniai eksperimentiniai tyrimai buvo atlikti naudojant kelias skirtingas metodikas. Atlikti krūvininkų dinamikos GaN sluoksniuose tyrimai labai žemų ir aukštų sužadinimų sąlygomis. Pasiūlytas naujas liuminescencijos gesimo kinetikų interpretavimo metodas, siejant liuminescencijos ir šviesa indukuotų dinaminių gardelių kinetikas. Naujas požiūris į geltonosios liuminescencijos juostą GaN sluoksniuose leido susieti geltonosios liuminescencijos intensyvumą su krūvininkų gyvavimo trukme. Skirtingomis technologijomis augintų AlGaN sluoksnių palyginimas suteikė informacijos apie juostos potencialo fliuktuacijas bei krūvininkų gyvavimo trukmę ribojančius veiksnius AlGaN medžiagose. Atskleista naujų krūvininkų dinamikos daugialakštėse AlGaN/AlGaN kvantinėse duobėse ypatumų – vidinio elektrinio lauko bei kvantinės duobės pločio fliuktuacijų sąlygotos lokalizacijos įtaka krūvininkų dinamikai. Dauguma tirtų bandinių buvo auginti naudojant MEMOCVDTM technologiją ir tyrimai patvirtino šios technologijos potencialą siekiant pagerinti medžiagų kokybę.

The thesis is aimed at gaining new knowledge on carrier localization and recombination in InGaN epilayers and structures by using photoluminescence spectroscopy with sub-micrometer spatial resolution. Optical characterization is combined with the structural analysis to provide a deeper insight into peculiarities of InGaN luminescence. Studies of InGaN epitaxial layers showed the relaxed layers to contain nanocolumn-like structures that additionally contribute to inhomogeneous photoluminescence distribution in InGaN layers. The feasibility of suppressing the defect-related emission in InGaN epilayers by laser annealing is demonstrated. The influence of unintentional annealing at elevated temperatures during fabrication of InGaN structures is revealed. A novel interpretation for negative correlation between photoluminescence intensity and band peak wavelength in high-indium-content InGaN multiple quantum wells is suggested. The enhancement of emission efficiency in InGaN quantum wells due to coupling of the optical dipole with localized surface plasmons in silver nanoparticles is investigated and the influence of potential fluctuations on the coupling with localized surface plasmons is revealed. / Disertacija yra skirta krūvininkų lokalizacijos ir rekombinacijos tyrimams InGaN epitaksiniuose sluoksniuose ir dariniuose panaudojant fotoliuminescencinę spektroskopiją su submikrometrine erdvine skyra. Optinius bandinių tyrimus papildo struktūrinė analizė. Darbe parodyta, jog relaksavusiuose InGaN sluoksniuose egzistuoja į nanokolonas panašūs dariniai, kurie papildomai prisideda prie netolygaus fotoliuminescencijos pasiskirstymo InGaN epitaksiniuose sluoksniuose. Pademonstruota galimybė nuslopinti priemaišinės kilmės liuminescenciją InGaN sluoksnyje jį iškaitinus lazerio spinduliuote. Atskleistas netyčinis InGaN darinių aktyviojo sluoksnio iškaitinimas, vykstantis formuojant p tipo sluoksnius, kuris keičia InGaN kvantinių darinių optines sąvybes. Išnagrinėta neigiama koreliacja tarp fotoliuminescencijos intensyvumo ir juostos viršūnės bangos ilgio InGaN kvantiniuose dariniuose ir pasiūlytas naujas šios ypatybės interpretavimo modelis. Lokaliai stebėtas liuminescencijos intensyvumo padidėjimas dėl sąveikos su lokalizuotais paviršiniais plazmonais, indukuotais sidabro nanodalelėse. Parodytas potencialo fliuktuacijų daromas poveikis rezonansinei sąveikai tarp optinių dipolių kvantinėse duobėse ir lokalizuotų paviršinių plazmonų.

Disertacija yra skirta krūvininkų lokalizacijos ir rekombinacijos tyrimams InGaN epitaksiniuose sluoksniuose ir dariniuose panaudojant fotoliuminescencinę spektroskopiją su submikrometrine erdvine skyra. Optinius bandinių tyrimus papildo struktūrinė analizė. Darbe parodyta, jog relaksavusiuose InGaN sluoksniuose egzistuoja į nanokolonas panašūs dariniai, kurie papildomai prisideda prie netolygaus fotoliuminescencijos pasiskirstymo InGaN epitaksiniuose sluoksniuose. Pademonstruota galimybė nuslopinti priemaišinės kilmės liuminescenciją InGaN sluoksnyje jį iškaitinus lazerio spinduliuote. Atskleistas netyčinis InGaN darinių aktyviojo sluoksnio iškaitinimas, vykstantis formuojant p tipo sluoksnius, kuris keičia InGaN kvantinių darinių optines sąvybes. Išnagrinėta neigiama koreliacja tarp fotoliuminescencijos intensyvumo ir juostos viršūnės bangos ilgio InGaN kvantiniuose dariniuose ir pasiūlytas naujas šios ypatybės interpretavimo modelis. Lokaliai stebėtas liuminescencijos intensyvumo padidėjimas dėl sąveikos su lokalizuotais paviršiniais plazmonais, indukuotais sidabro nanodalelėse. Parodytas potencialo fliuktuacijų daromas poveikis rezonansinei sąveikai tarp optinių dipolių kvantinėse duobėse ir lokalizuotų paviršinių plazmonų. / The thesis is aimed at gaining new knowledge on carrier localization and recombination in InGaN epilayers and structures by using photoluminescence spectroscopy with sub-micrometer spatial resolution. Optical characterization is combined with the structural analysis to provide a deeper insight into peculiarities of InGaN luminescence. Studies of InGaN epitaxial layers showed the relaxed layers to contain nanocolumn-like structures that additionally contribute to inhomogeneous photoluminescence distribution in InGaN layers. The feasibility of suppressing the defect-related emission in InGaN epilayers by laser annealing is demonstrated. The influence of unintentional annealing at elevated temperatures during fabrication of InGaN structures is revealed. A novel interpretation for negative correlation between photoluminescence intensity and band peak wavelength in high-indium-content InGaN multiple quantum wells is suggested. The enhancement of emission efficiency in InGaN quantum wells due to coupling of the optical dipole with localized surface plasmons in silver nanoparticles is investigated and the influence of potential fluctuations on the coupling with localized surface plasmons is revealed.