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 dedicated to investigation of carrier dynamics in InN, InGaN, and GaAsBi heterostructures by using light-induced transient gratings and differential transmission techniques. The experimental studies in a wide range of excess carrier densities and temperatures revealed that trap-assisted Auger recombination is the dominant recombination mechanism in MBE-grown InN layers at room temperature. Investigation of carrier dynamics in In-rich InGaN alloys revealed that density of fast nonradiative recombination centers increases with Ga content. The correlation between excess carrier lifetime and diffusion coefficient in MOCVD-grown single InGaN layer with 13% In is governed by diffusive flow to the extended defects. Investigations of carrier lifetime and diffusivity dependence on excitation fluence indicated that both nonradiative and radiative recombination contribute to an increase of excess carrier recombination rate at high photo-excitation levels in MOCVD-grown InGaN multiple quantum wells. Transient grating measurements in MBE-grown GaAsBi layers with different Bi content revealed that Bi induced potential fluctuations determine the tenfold decrease in nonequilibrium hole mobility, if compare to GaAs. / Disertacija skirta nepusiausvirųjų krūvininkų dinamikos tyrimams InN, InGaN ir GaAsBi heterosandarose naudojant šviesa indukuotų dinaminių gardelių ir skirtuminio pralaidumo metodikas. Atlikti tyrimai plačiame nepusiausvirųjų krūvininkų tankių ir bandinio temperatūrų intervale parodė, kad krūvininkų rekombinacijos sparta MBE būdu užaugintuose InN sluoksniuose dominuojantis rekombinacijos mechanizmas kambario temperatūroje yra gaudyklių įtakota Ožė rekombinacija. Nustatyta koreliacija tarp krūvininkų gyvavimo trukmės ir difuzijos koeficiento MOCVD būdu užaugintame InGaN sluoksnyje su 13% In parodė, kad krūvininkų gyvavimo trukmę lemia difuzinė jų perneša link rekobinacijos centrų. Parodoma, kad MBE metodu užaugintuose InGaN sluoksniuose su dideliu In kiekiu (x>0,7) didėjant Ga kiekiui didėja nespindulinės rekombinacijos centrų tankis, o krūvininkų rekombinacijos sparta yra termiškai aktyvuojama. MOCVD metodu užaugintose InGaN kvantinėse sandarose dinaminių gardelių tyrimais parodoma, kad spartėjančią krūvininkų rekombinaciją didėjant sužadinimo intensyvumui lemia ne tik spindulinė rekombinacija, tačiau reikia atsižvelgti ir į nespindulinės rekombinacijos spartėjimą. Nustatyta, kad į GaAs įterpiant Bi atomus daugiau nei dešimt kartų sumažėja skylių judris dėl Bi atomų kuriamų valentinės juostos fliuktuacijų.

Disertacija skirta nepusiausvirųjų krūvininkų dinamikos tyrimams InN, InGaN ir GaAsBi heterosandarose naudojant šviesa indukuotų dinaminių gardelių ir skirtuminio pralaidumo metodikas. Atlikti tyrimai plačiame nepusiausvirųjų krūvininkų tankių ir bandinio temperatūrų intervale parodė, kad krūvininkų rekombinacijos sparta MBE būdu užaugintuose InN sluoksniuose dominuojantis rekombinacijos mechanizmas kambario temperatūroje yra gaudyklių įtakota Ožė rekombinacija. Nustatyta koreliacija tarp krūvininkų gyvavimo trukmės ir difuzijos koeficiento MOCVD būdu užaugintame InGaN sluoksnyje su 13% In parodė, kad krūvininkų gyvavimo trukmę lemia difuzinė jų perneša link rekobinacijos centrų. Parodoma, kad MBE metodu užaugintuose InGaN sluoksniuose su dideliu In kiekiu (x>0,7) didėjant Ga kiekiui didėja nespindulinės rekombinacijos centrų tankis, o krūvininkų rekombinacijos sparta yra termiškai aktyvuojama. MOCVD metodu užaugintose InGaN kvantinėse sandarose dinaminių gardelių tyrimais parodoma, kad spartėjančią krūvininkų rekombinaciją didėjant sužadinimo intensyvumui lemia ne tik spindulinė rekombinacija, tačiau reikia atsižvelgti ir į nespindulinės rekombinacijos spartėjimą. Nustatyta, kad į GaAs įterpiant Bi atomus daugiau nei dešimt kartų sumažėja skylių judris dėl Bi atomų kuriamų valentinės juostos fliuktuacijų. / The thesis is dedicated to investigation of carrier dynamics in InN, InGaN, and GaAsBi heterostructures by using light-induced transient gratings and differential transmission techniques. The experimental studies in a wide range of excess carrier densities and temperatures revealed that trap-assisted Auger recombination is the dominant recombination mechanism in MBE-grown InN layers at room temperature. Investigation of carrier dynamics in In-rich InGaN alloys revealed that density of fast nonradiative recombination centers increases with Ga content. The correlation between excess carrier lifetime and diffusion coefficient in MOCVD-grown single InGaN layer with 13% In is governed by diffusive flow to the extended defects. Investigations of carrier lifetime and diffusivity dependence on excitation fluence indicated that both nonradiative and radiative recombination contribute to an increase of excess carrier recombination rate at high photo-excitation levels in MOCVD-grown InGaN multiple quantum wells. Transient grating measurements in MBE-grown GaAsBi layers with different Bi content revealed that Bi induced potential fluctuations determine the tenfold decrease in nonequilibrium hole mobility, if compare to GaAs.