Abstract The role of threading dislocations and point defects is investigated by comparing the performance of metal-semiconductor-metal ultraviolet photodetectors (PDs) fabricated on GaN epilayers grown by hydride vapour phase epitaxy (HVPE) and metal organic vapour phase epitaxy (MOVPE) techniques. It is found that the density of threading dislocations is higher in HVPE GaN epilayers, however, the devices fabricated on them show a higher photo response, lower leakage current and faster transient response when compared to those fabricated on MOVPE GaN epilayers. It is noticed that a high density of threading dislocations of HVPE grown GaN epilayers doesn't always restrict their usefulness in the development of specific devices. On the other hand, an inferior performance of PDs fabricated on MOVPE GaN epilayers is observed despite their low dislocation density, which is explained by considering the presence of point defects. Further, the room temperature electronic transport is found to be dominated by thermionic emission (thermionic field emission) mechanism in devices fabricated on GaN epilayers grown by HVPE (MOVPE) technique. In case of HVPE based devices, a switching of dominant transport mechanism is seen at ~200 K during cooling down whereas no such behaviour is observed for MOVPE based devices. Key factors affecting the performance of ultraviolet PDs fabricated on GaN epilayers grown by the two techniques and associated charge transport mechanisms are discussed.

中文翻译：

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穿透位错和点缺陷在GaN基金属-半导体-金属紫外光电探测器性能中的作用

摘要 通过比较在氢化物气相外延 (HVPE) 和金属有机气相外延 (MOVPE) 技术生长的 GaN 外延层上制造的金属-半导体-金属紫外光电探测器 (PD) 的性能，研究了穿透位错和点缺陷的作用。发现在 HVPE GaN 外延层中的穿透位错密度更高，但是，与在 MOVPE GaN 外延层上制造的器件相比，在其上制造的器件显示出更高的光响应、更低的漏电流和更快的瞬态响应。值得注意的是，HVPE 生长的 GaN 外延层的高密度穿透位错并不总是限制它们在特定器件开发中的用途。另一方面，尽管位错密度低，但观察到在 MOVPE GaN 外延层上制造的 PD 性能较差，这是通过考虑点缺陷的存在来解释的。此外，在通过 HVPE (MOVPE) 技术生长的 GaN 外延层上制造的器件中，发现室温电子传输由热离子发射（热离子场发射）机制主导。在基于 HVPE 的设备的情况下，在冷却过程中在 ~200 K 处可以看到主要传输机制的切换，而基于 MOVPE 的设备没有观察到这种行为。讨论了影响在通过两种技术生长的 GaN 外延层上制造的紫外 PD 性能的关键因素和相关的电荷传输机制。在通过 HVPE (MOVPE) 技术生长的 GaN 外延层上制造的器件中，发现室温电子传输由热离子发射（热离子场发射）机制主导。在基于 HVPE 的设备的情况下，在冷却过程中在 ~200 K 处可以看到主要传输机制的切换，而对于基于 MOVPE 的设备则没有观察到这种行为。讨论了影响在通过两种技术生长的 GaN 外延层上制造的紫外 PD 性能的关键因素和相关的电荷传输机制。在通过 HVPE (MOVPE) 技术生长的 GaN 外延层上制造的器件中，发现室温电子传输由热离子发射（热离子场发射）机制主导。在基于 HVPE 的设备的情况下，在冷却过程中在 ~200 K 处可以看到主要传输机制的切换，而对于基于 MOVPE 的设备则没有观察到这种行为。讨论了影响在通过两种技术生长的 GaN 外延层上制造的紫外 PD 性能的关键因素和相关的电荷传输机制。在冷却过程中，在~200 K 处可以看到主要传输机制的切换，而基于 MOVPE 的设备没有观察到这种行为。讨论了影响在通过两种技术生长的 GaN 外延层上制造的紫外 PD 性能的关键因素和相关的电荷传输机制。在冷却过程中，在~200 K 处可以看到主要传输机制的切换，而基于 MOVPE 的设备没有观察到这种行为。讨论了影响在通过两种技术生长的 GaN 外延层上制造的紫外 PD 性能的关键因素和相关的电荷传输机制。