Epitaxial GaN Nanorods via Catalytic Capillary Condensation
在纤锌矿-GaN薄膜沉积过程中，Ga原子通过毛细管凝聚形成纳米沟槽，这是生长GAN纳米棒的有效途径。纳米毛细管在其内部带来了相对于生长环境的Ga的平衡分压的巨大不平衡。因此GAN纳米棒总是从保持纳米沟槽中生长出来，并符合周围岛的边界。纳米棒与<0001>GAN //<111>Si和<2110>GAN //<110>Si类似于基体外延取向。凹形几何形状是必要的，并且是限制在基底（基质）材料区域上方突出的纳米棒的轴向尺寸的条件。在当前背景下，生长机制的揭示表明，具有受控图案的纳米量子结构的制造能够实现任何可实现的尺寸
2005-03-09 cond-mat.mtrl-sci
Impact of annealing temperature on structural, electrical and optical properties of epitaxial GaN thin films grown on sapphire substrates by PA-MBE
报道了利用等离子体辅助分子束外延（PA-MBE）技术在蓝宝石（0001）衬底上以低温GAN中间层外延生长GAN薄膜的研究。采用高分辨X射线衍射（HRXRD）、原子力显微镜（AFM）、霍尔效应和光致发光（PL）等手段对生长态和退火态的GAN薄膜进行了研究。结果表明，经725 \degree C退火后，GAN薄膜的电子迁移率、（0002）衍射峰附近的Ω（ω）扫描半高宽（FWHM）等性能都有明显改善。由GAN（0002）ω扫描的半高宽（FWHM）得到的螺位错密度为6.4 \times 10^8 cm^{-2}，由AFM图像计算的刻蚀间距密度为5.1 \times 10^8 cm^{-2}。在PL测量中，GAN膜的近带边（NBE）峰的半高宽已被发现为30 meV。
2015-09-08 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial Growth of Multiferroic YMnO3 on GaN
在这项工作中，我们报告的GAN上的多铁性YMnO 3的外延生长。这两种材料都是六方晶系，标称晶格失配为4%，但X射线衍射显示YMnO 3和GAN的晶胞之间意外的30度旋转，与未旋转的情况相比，导致更大的晶格失配（10%）。基于第一性原理计算的估计表明，从旋转的原子排列获得的键能补偿了由于较大的晶格失配而增加的应变能。了解化学键合能和应变能之间的能量竞争提供了深入了解复杂的氧化物半导体系统的异质外延生长机制。
2005-08-19 cond-mat.mtrl-sci
Demonstration of defect-defect ferromagnetic coupling in Gd doped GaN epitaxial films: A polarization selective magneto-photoluminescence study
用分子束外延技术在c-SiC衬底上生长了掺Gd的GAN外延层，在1.5~K温度下进行了磁场相关的偏振选择性光致发光（PL）研究。已经发现，在GAN中掺入Gd导致产生三种类型的施主类缺陷，其导致在低温PL中的中性施主束缚激子特征。研究表明，所有三个激子功能的自旋翻转散射的速率变得几乎$B$独立的，这表明这些信号必须是源于相互铁磁耦合的缺陷。这是进一步证实了与Si和Gd共掺杂的GAN样品上进行的研究，其中发现的缺陷是铁磁耦合，而Si-施主没有显示出任何参与耦合。
2018-12-13 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial lattice-matched Al$_{0.89}$Sc$_{0.11}$N/GaN distributed Bragg reflectors
本文利用 PA-MBE 制备晶格匹配 Al$_{0.89}$Sc$_{0.11}$N/GaN DBR，在 400 nm 处以二十周期实现 0.98 反射率，并凭借高折射率差减少所需周期数。
2023-09-28 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Molecular Beam Epitaxy of GaN Nanowires on Epitaxial Graphene
本研究提出一种全外延可规模化的生长方法，利用等离子体辅助分子束外延在SiC衬底的多层石墨烯上制备出垂直、排列良好的单晶GaN纳米线，其结构质量与传统衬底制备的同类结构相当，可用于纳米线器件的接触层。
2024-01-30 cond-mat.mtrl-sci
Nano selective area growth of GaN by MOVPE on 4H-SiC using epitaxial graphene as a mask: towards integrated III-nitride / graphene / SiC electronics and optoelectronics
我们报告的高品质的三角形GAN纳米台面的生长，30 nm厚，在4 H-SiC的C-面使用纳米选择性区域生长（NSAG）与图案化的外延生长在SiC上的石墨烯作为嵌入式掩模。NSAG解决了氮化物异质外延生长中的缺陷晶体问题，高迁移率石墨烯薄膜可以很容易地在GaN基光电子器件中提供背面低耗散电极。该方法包括首先通过碳化硅的约束控制升华在4 H-SiC的C面上生长5-8个石墨烯层的膜。然后将石墨烯膜图案化，并在石墨烯中蚀刻75纳米宽的开口阵列，露出SiC衬底。随后通过金属有机气相外延生长30纳米厚的GAN。GAN纳米台面在SiC上以完美的选择性外延生长，在通过石墨烯图案化的开口中，在石墨烯上没有成核。在SiC上的台面的向上或向下的取向，它们的三角形刻面，和横截面扫描透射电子显微镜显示，它们是双相的。核心是闪锌矿单晶，周围环绕着单晶六方纤锌矿。GAN晶体纳米台面没有穿线位错，也没有显示任何V-坑。该NSAG工艺潜在地导致高质量III族氮化物在晶片可扩展外延石墨烯/碳化硅平台上的集成。
2015-10-15 cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectricity in Polar ScAlN/GaN Epitaxial Semiconductor Heterostructures
采用分子束外延技术在单晶GAN衬底上生长了晶格匹配度为18%ScAlN/GAN异质结构，并观察到了室温铁电性。外延膜具有光滑的表面形貌和高结晶度。脉冲电流-电压测量证实了在几种测量条件下以及在多个样品中这种铁电/半导体结构中的稳定且可重复的极化切换。在室温下测得的矫顽场值为Ec~0.7 MV/cm，对于~100 nm厚的ScAlN层，剩余极化Pr~10 μC/cm 2。这些值基本上低于通过溅射沉积的可比较的ScAlN控制层。重要的是，MBE ScAlN的矫顽场小于GAN的临界击穿场，为低电压铁电开关提供了潜力。GAN上ScAlN的低矫顽场铁电性预示着具有外延集成铁电/半导体异质结构的新形式的电子和光子器件的可能性，该异质结构利用GAN电子和光子半导体平台，其中底层半导体本身表现出自发和压电极化。
2021-05-21 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Laser slicing: a thin film lift-off method for GaN-on-GaN technology
利用聚焦在GaN体GAN内部的飞秒激光从GaN体材料衬底上切割出具有外延器件结构的GAN薄膜。所展示的激光切片剥离工艺在外延结构中不需要任何特殊的释放层。将厚度为5 $μ$ m的GAN膜和InGaN LED外延器件结构从GAN衬底上剥离并转移到铜衬底上。展示了激光切割剥离后LED芯片的电致发光。
2019-03-29 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Recrystallization of epitaxial GaN under indentation
本文报道了外延GAN（0001）薄膜在压痕下的再结晶现象，用布氏压头测得其硬度值接近10 GPa。加载线上的爆裂表明在再结晶过程中，晶格原子在应力场作用下发生塑性运动，位错形核。显微拉曼研究用于确定重结晶过程。拉曼区域映射指示结晶区域。对应于E2（高）在生长的外延GaN中接近570 cm-1的声子模式被红移到接近567 cm-1的无应力值的缩进区域。A1（TO）和E1（TO）声子模式的演变也被报道表示再结晶过程。
2008-04-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Tunable polymorphism of epitaxial iron oxides in the four-in-one ferroic-on-GaN system with magnetically ordered α-, γ-, ε-Fe2O3 and Fe3O4 layers
半导体材料和磁性材料的杂化被认为是潜在的适用于新型功能自旋电子器件的设计。本文报道了四种磁性有序氧化铁相（Fe_3 O_4，γ-Fe_2 O_3，α-Fe_2 O_3和最奇异的亚稳ε-Fe_2 O_3）在GAN（0001）表面以纳米尺度单晶膜的形式外延稳定化。在广泛用于电子器件制造的GAN半导体衬底上，在相同的单靶激光MBE技术工艺中，证明了多达四种明显不同的氧化铁相的外延生长。所讨论的铁氧化物属于一类简单的磁性材料，具有丰富的物理性质，包括Fe_3O_4和α-Fe_2O_3的Verwey和Morin相变以及介稳硬磁ε-Fe_2O_3铁氧体的多铁性。从基本观点来看，外延生长过程中特定相的成核背后的物理原因值得关注。本研究的实际方面是利用铁氧化物的可调多态性，用于创建可用于新型自旋电子器件的铁-半导体异质结构。本文采用多种实验技术，对GAN上单相氧化铁外延膜的表面形貌、晶体结构、电学和磁学性质进行了研究。一个全面的比较已经取得了相同的铁氧体材料的性能，在散装和纳米结构的形式由其他研究小组报告。
2017-12-15 cond-mat.mtrl-sci
Mechanism of recrystallization process in epitaxial GaN under dynamic stress field - Atomistic origin of planar defect formation
利用拉曼光谱对压痕法在外延GaN（1000）薄膜中引入的再结晶机制进行了晶格动力学研究。再结晶区域由显微拉曼区域映射确定。加载线中的爆裂表明位错的形核和位错的攀移。在压痕中心的应力场作用下，晶格原子发生塑性运动，从而引发再结晶过程。一个平面缺陷迁移机制的演变。空位迁移的一个关键作用是指出，第一次，作为速率限制因素的位错动力学启动GAN中的再结晶过程。
2009-05-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
An Advanced Epitaxial Strategy Enabling Vertical GaN Devices on Silicon Wafers
National Institute for Materials Science（国立材料研究所）；Kogakuin University（工学馆大学）
本文提出一种溅射基底策略，通过快速热退火形成亚纳米硅化物模板，降低垂直GaN外延层电阻，提升微LED和功率电子器件性能。
2026-05-01 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Epitaxial high-K AlBN barrier GaN HEMTs
在SiC衬底上外延生长AlBN/GaN异质结，利用极化诱导2DEG制备超薄势垒高电子迁移率晶体管，电流密度超0.25 A/mm，夹断电压-0.43 V，引入7% B将AlBN介电常数提升至16，展现超越现有GaN器件的潜力。
2025-02-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cs.SY
Epitaxial Sc$_x$Al$_{1-x}$N on GaN is a High K Dielectric
本研究通过500 kHz CV测量证明，GaN上约100 nm厚的外延Sc$_x$Al$_{1-x}$N具有17–21的高相对介电常数，可作为原位集成于GaN/AlN器件的单晶高K介质。
2021-10-27 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Momentum-resolved electronic band structure and offsets in an epitaxial NbN/GaN superconductor/semiconductor heterojunction
异质界面的电子结构在其器件功能中起着关键作用。最近，通过分子束外延，已经将超导NbN的高度结晶的GaN膜与半导体GAN集成。我们使用软X射线角分辨光电子能谱学直接测量的动量分辨电子能带结构的NbN和GAN成分的肖特基异质界面，并确定其动量依赖的界面带偏移以及带弯曲到GAN的配置文件。我们发现，特别是，在NbN中的费米态对准对GAN中的带隙，这排除了任何显着的电子串扰的超导态在NbN通过界面GAN。我们支持体NbN和GAN的第一性原理计算的实验结果。从光电发射得到的肖特基势垒高度证实了电子传输和光学测量。在我们的工作中，结合材料的进步和实验方法阐明了对电子性质的动量分辨理解，为界面态起决定性作用的系统开辟了新的可能性。
2021-03-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Structural peculiarities of $\varepsilon$-Fe$_2$O$_3$ / GaN epitaxial layers unveiled by high-resolution transmission electron microscopy and neutron reflectometry
采用脉冲激光沉积法在半导体GAN（0001）衬底上生长了亚稳铁氧化物（$\varepsilon$ -Fe $_2$ O $_3$）外延膜，并对其晶体学特性进行了结构研究。纳米级$\varepsilon$ -Fe $_2$ O $_3$薄膜的柱状结构已被首次使用高分辨电子显微镜（HRTEM）直接空间技术辅以倒易空间方法的高能电子衍射和彩色增强HRTEM图像傅立叶滤波。通过中子反射仪和能量色散X射线光谱法对$\varepsilon$ -Fe $_2$ O $_3$ / GAN界面形成进行了深度分辨密度和化学成分分析，进一步扩展了对界面形成的研究。研究结果揭示了位于$\varepsilon$ -Fe $_2$ O $_3$ / GAN界面的几纳米厚的低密度过渡层的性质和来源。该层的性质的详细知识被认为对于$\varepsilon$ -Fe $_2$ O $_3$ / GAN异质结构的开发是非常重要的，所述异质结构可以潜在地成为具有室温磁电耦合的基于铁氧化物的半导体上铁器件的一部分。
2022-09-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Impact of 700keV Ni++ ion irradiation on structural and optical properties of GaN
本文研究700 keV Ni++离子辐照对GaN薄膜的影响，发现随辐照剂量增加，XRD出现额外峰且带隙从3.40 eV降至3.26 eV，归因于缺陷和新相的形成。
2023-04-14 cond-mat.mtrl-sci
Cross-plane thermal conductivity of GaN/AlN superlattices
由交替的GAN/AlN外延层组成的异质结构代表了用于主动冷却和节能闪电的最先进器件的构建块。深入了解这些结构的热传导对于改善未来应用的热管理至关重要。在这里，作为层的厚度的函数的GAN/AlN超晶格的交叉平面（垂直于样品的表面）的热导率通过采用$3ω$ -方法建立。此外，相互扩散的作用在界面上的声子散射被考虑在建模和数据处理。据发现，跨平面的外延异质结构的热导率可以被驱动到低至5.9 W/（m $\cdot$ K）的值与那些报道的非晶薄膜相媲美，从而打开广泛的前景，优化热管理III族氮化物为基础的外延多层膜。
2021-02-12 cond-mat.mtrl-sci
Strain-released epitaxy of GaN enabled by compliant single-crystalline metal foils
Zhejiang University（浙江大学）；Westlake University（西湖大学）；Zhongke Crystal Materials (Dongguan) Technology Co., Ltd.（中科晶材（东莞）科技有限公司）；Institute of Semiconductors, Chinese Academy of Sciences（中国科学院半导体研究所）；Westlake Smoky-mountain Technologies（西湖烟山科技有限公司）；Peking University（北京大学）；University of Toronto（多伦多大学）；BOE Technology Group Co., Ltd.（京东方科技集团股份有限公司）
本研究通过顺应性单晶铜箔实现应变释放的氮化镓异质外延，利用弹性变形和局部滑移减少应变，从而获得高质量的氮化镓外延层，进而制备出高效率的发光二极管阵列。
2026-03-27 cond-mat.mtrl-sci
Planar arrays of magnetic nanocrystals embedded in GaN
用外延方法制备了Ga（x）Fe（4-x）N磁性纳米晶的平面阵列。用$via$高分辨透射电子显微镜和高分辨X射线衍射研究了纳米晶的物相及其与基质的外延关系。通过改变生长参数和模式，可以根据需要改变纳米晶体的晶相和化学组成。考虑到不同相的不同磁性，可以设想在室温铁磁和反铁磁自旋电子器件中的应用。
2012-08-11 cond-mat.mtrl-sci
Comparison of the properties of GaN grown on complex Si-based structures
为了研究光电子器件集成化的可能性，采用金属有机化学气相沉积法在Si（111）SOI和Si/CoSi 2/Si（111）上生长了GAN层。样品具有高度取向的纤锌矿结构，厚度均匀，界面突变。外延取向被确定为GAN（0001）//Si（111）、GAN[1120]//Si[110]和GAN[1010]//Si[112]，并且GAN层在平行于界面的方向上拉伸应变。根据卢瑟福背散射/沟道谱和（0002）摇摆曲线，Si（111）SOI上GAN的结晶质量优于硅化物上GAN。GAN/SOI的室温光致发光显示出在368 nm（3.37 eV）处的强近带边发射，其半高宽为59 meV。
2005-10-10 cond-mat.mtrl-sci
FerroHEMTs: High-Current and High-Speed All-Epitaxial AlScN/GaN Ferroelectric Transistors
我们报告的铁电门在AlScN势垒宽带隙氮化物晶体管的第一次观察。通过直接外延生长实现的这些FerroHEMT器件代表了一类新的铁电晶体管，其中半导体本身是极性的，并且晶体铁电势垒与衬底晶格匹配。本文报道的铁电高电子迁移率晶体管使用迄今为止最薄的氮化物高K和铁电势垒，以4 A/mm提供最高的导通电流，并在任何铁电晶体管中观察到最高速度的AlScN晶体管，其fmax大于150 GHz。铁磁高电子迁移率晶体管表现出滞后的Id-Vgs回路，其亚阈值斜率低于玻尔兹曼极限。一个控制AlN势垒HEMT表现出既不滞后，也不亚玻尔兹曼行为。虽然这些结果将第一个外延高K和铁电势垒技术引入RF和mm波电子学，但它们也是数字电子学中结合存储器和逻辑功能的新材料平台。
2023-02-28 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Si-Ga2O3/p-GaN epitaxial heterostructure based self-powered and visible-blind UV photodetectors with fast and electrically tuneable response time
Indian Institute of Technology Bombay（印度理工学院孟买分校）
基于Si-Ga2O3/p-GaN异质结的自供电紫外光电探测器，通过调整掺杂和厚度实现快速且可电调谐响应，适用于超快紫外检测和神经形态器件。
2026-01-27 cond-mat.mtrl-sci
Uncovering the properties of homo-epitaxial GaN devices through cross-sectional infrared nanoscopy
University of Iowa（爱荷华大学）；Technische Universität Dresden（德累斯顿工业大学）；Vanderbilt University（范德堡大学）；Fritz Haber Institute of the Max Planck Society（马克斯·普朗克学会弗里茨·哈伯研究所）；Freie Universität Berlin（柏林自由大学）；Italian Institute of Technology（意大利理工学院）；Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf（德累斯顿-罗斯多夫亥姆霍兹中心）；University of Florida（佛罗里达大学）；U.S. Naval Research Laboratory（美国海军研究实验室）
本文利用s-SNOM技术揭示GaN p-i-n二极管中载流子和晶格变化，展示其在半导体器件表征中的高灵敏度和分辨率。
2026-03-09 cond-mat.mtrl-sci
Thermal boundary conductance across epitaxial ZnO/GaN interfaces: Assessment of phonon gas models and atomistic Green's function approaches for predicting interfacial phonon transport
我们目前的实验测量的热边界电导（TBC）从$77 - 500$ K跨隔离异质外延生长的ZnO薄膜在GAN衬底上。这些数据提供了一个评估的假设，驱动声子气体模型为基础的扩散失配模型（DMM）和原子格林函数（AGF）预测TBC的形式主义。我们的测量结果，与以前的实验数据相比，表明TBC可以受到长波长，区域中心模式的界面一侧的材料，而不是在DMM假设的“振动失配”的概念，这种分歧是在高温下明显。在室温下，我们测量ZnO/GAN TBC为$490\lbrack +150, -110\rbrack$ MW m $^{-2}$ K $^{-1}$。DMM和AGF之间的分歧和这些升高的温度的实验数据表明，不可忽略的贡献，从其他模式有助于TBC，不占在这些谐波形式主义的基本假设，如非弹性散射。考虑到这些ZnO/GAN界面的高质量，这些结果提供了一个宝贵的关键和定量评估的准确性的假设，在当前的计算方法的最先进的预测声子TBC跨界面。
2017-10-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrical transport in epitaxially grown undoped and Si-doped degenerate GaN films
研究了反应溅射外延生长的未掺杂和Si掺杂GaN薄膜的电输运性质，揭示了Si掺杂、Ga间隙原子及补偿机制对载流子浓度和迁移率的影响，并用散射模型解释了简并薄膜的输运行为。
2023-09-16 cond-mat.mtrl-sci
Stabilization of $\varepsilon$-Fe$_2$O$_3$ epitaxial layer on MgO(111)/GaN via an intermediate $γ$-Fe$_2$O$_3$-phase
在目前的研究中，我们已经证明了外延稳定的亚稳磁硬$\varepsilon$ -Fe $_2$ O $_3$相上的薄MgO（111）缓冲层生长到GAN（0001）表面上的顶部。在Fe $_2$ O $_3$和GAN之间引入4 nm厚的MgO缓冲层的主要目的是阻止Ga热迁移到氧化铁层中。虽然这种迁移和正交GaFeO $_3$的连续形成被认为是早期的同构$\varepsilon$ -Fe $_2$ O $_3$的成核的潜在触发，本工作表明，即使在MgO覆盖的GAN上，通过脉冲激光沉积生长单晶均匀的铁氧体薄膜也是可能的。通过电子衍射和X射线衍射研究了MgO / GAN上60 nm厚的Fe $_2$ O $_3$层的结构特性，两者都表明在生长$\varepsilon$ -Fe $_2$ O $_3$之前先形成了一薄层$γ$ -Fe $_2$ O $_3$ .的存在下的磁性硬铁氧体的温度依赖性的磁力测量独立确认。深度分辨X射线衍射和极化中子反射谱分析表明，界面处10. 0 nm的氧化铁层比$\varepsilon$ -Fe $_2$ O $_3$膜的主体积密度低，磁化强度高.通过拟合反射数据得到的密度和磁矩深度分布与MgO和$\varepsilon$-Fe $_2$ O $_3$之间磁降解的$γ$-Fe $_2$ O $_3$过渡层的存在很好地一致。磁电$\varepsilon$ -和自旋热电…
2019-08-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Geometrically-Controlled Microscale Patterning and Epitaxial Lateral Overgrowth of Nitrogen-Polar GaN
提出一种结合 KOH 各向异性湿法刻蚀几何图形化与保向外延再生长的两步法，实现氮极性 GaN 平滑合并并降低穿位错密度。
2024-02-14 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Hybrid reciprocal lattice: application to layer stress appointment in GaAlN/GaN(0001) systems with patterned substrates
半导体的外延是应用科学和光电子工业中一个极其重要的过程。控制外延生长过程中引入的缺陷是制造高效率和耐用性器件的关键点。在这项工作中，我们展示了如何有用的混合反射的研究，由于图案化的衬底的各向异性应变梯度的外延结构。检测和区分弹性和塑性弛豫的高精度是测量这种类型的反射的最大优点之一，以及它可以在商业高分辨率衍射仪上的对称反射几何中被利用的事实。
2016-03-02 cond-mat.mtrl-sci
Study of residual stress in reactively sputtered epitaxial Si-doped GaN films
采用射频磁控反应共溅射法在$\textit{c}$ -蓝宝石衬底上生长了Si掺杂的GAN薄膜，在不同的N分压下，在Ar-N2生长气氛中生长了$_2$，并通过φ扫描确定了其外延特性。能量色散X射线光谱显示$\thicksim$ 2 at.% Si，但是N/Ga比随着N $_2$百分比从100%降低到10%而显著降低。高分辨率X射线衍射显示在30% -100%N $_2$下生长的膜中主要存在刃位错（$\thicksim$ 10 $^{12}$ cm $^{-2}$），在较低的N $_2$百分比下，刃位错降低到$\thicksim$ 5 × 10 $^{11}$ cm $^{-2}$，在该百分比下，发现螺位错的密度增加并且获得与刃位错的密度相当的值。晶格参数（$\textit{a}$和$\textit{c}$）独立获得，以确定在膜中的应变的面内和面外分量，进行分析，推导出流体静力学和双轴应变的贡献。在100% N $_2$下生长的膜显示出由于过量/间隙氮而导致的大的微观应变和流体静力学应变，这两者都随着N $_2$百分比的初始降低而降低，但是由于Ar掺入而在低于30% N $_2$时再次增加。高于75%N $_2$生长的薄膜显示压缩双轴应力，这是由于可能的氮掺入到晶界和边缘位错的拉伸侧。在低于75%N $_2$生长的薄膜中双轴应力向拉伸特性的逆转被解释为在聚结过程中产生的面内拉伸应力的流…
2022-04-21 cond-mat.mtrl-sci
Dislocation correlations in GaN epitaxial films revealed by EBSD and XRD
Paul-Drude-Institut für Festkörperelektronik（保罗·德鲁德固态电子学研究所）
通过EBSD和XRD研究GaN外延薄膜中位错相关性，利用自相关函数确定屏蔽距离，发现位错应变通过邻近位错屏蔽，同时观察到各向异性分辨率。
2025-12-10 cond-mat.mtrl-sci
Low Leakage Ferroelectric Heteroepitaxial Al$_{0.7}$Sc$_{0.3}$N Films on GaN
该研究在GaN上制备Al$_{0.7}$Sc$_{0.3}$N铁电薄膜，证明晶体镶嵌性不主导漏电，实现0.07 A cm$^{-2}$的低漏电流，较文献低1-2个数量级，并揭示InGaN缓冲层对漏电的影响。
2024-07-19 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Electron scattering due to dislocation wall strain field in GaN layers
采用弛豫时间近似下的形变势理论研究了n型外延GAN中边型位错壁应变场对Hall迁移率的影响。有人发现，这个通道的散射可以发挥相当大的作用，在低温运输在一定的模型参数。低温实验数据拟合，包括这种机制的散射随着电离杂质和电荷位错的。
2009-02-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Strain-stress study of AlxGa1-xN/AlN heterostructures on c-plane sapphire and related optical properties
本文采用同步辐射高分辨X射线衍射和倒易空间映射技术，系统地研究了在c面蓝宝石衬底上用金属有机物化学气相沉积法生长的AlxGa 1-xN/AlN薄膜的应力和应变。AlxGa 1-xN外延层的c面表现出压缩应变，而a面表现出拉伸应变。双轴应力和应变被发现增加与Al成分，虽然晶格失配之间的AlxGa 1-xN和缓冲层AlN变小。的横向相干长度的减少和增加的边缘和螺旋位错被视为AlxGa 1-xN的组合物是从GAN到AlN的变化，表现出明确的依赖性的AlxGa 1-xN的Al含量上的晶体性质。外延层的带隙略低于预测值，这是由于a轴上的拉伸应变效应大于c轴上的压缩应变。的AlxGa 1-xN样品的拉曼特性表现出的声子峰与Al组合物的移位。还讨论了应变对外延层光学声子能量的影响。这里讨论的技术可以用于研究其他类似的材料。
2019-05-10 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Guidelines for the stabilization of a polar rhombohedral phase in epitaxial Hf0.5Zr0.5O2 thin films
非传统的硅兼容铁电性的氧化铝基系统，它变得强大，只有在纳米尺度，吸引了很多的兴趣。虽然亚稳态极性正交（o-）相（Pca 21）被广泛认为是铁电性的负责相，但最近报道了在（001）SrTiO 3（R3 m或R3）、（0001）GAN（R3）和Si（111）上生长的外延HfZrO 4（HZO）膜上的更高能量的极性菱形（r-）相。武装这些系统的结果，在这里，我们报告了一个系统的研究，导致确定全面的全球趋势稳定的外延生长的HZO薄膜（6 nm）在各种基板（钙钛矿，六方和Si）的r-相多晶型物。
2021-01-03 cond-mat.mtrl-sci
Revisiting the epitaxial Si$_3$N$_4$ crystalline cap on AlGaN/GaN via evolutionary structure search
Shandong Institute of Advanced Technology（山东高等技术研究院）；Shandong University（山东大学）；Macao Polytechnic University（澳门理工学院）
通过进化结构搜索发现Lam-Si$_3$N$_4$结构在AlGaN/GaN界面处更稳定，具有更宽的带隙和更好的结构匹配，从而提升器件封装性能。
2025-09-23 cond-mat.mtrl-sci
Exploration of a new reconstructed structure on GaN(0001) surface by Bayesian optimization
具有Ga和H吸附物的GAN（0001）表面是半导体薄膜外延生长的基本阶段。我们探索稳定的表面结构与纳米尺度的密度泛函计算结合贝叶斯优化，并成功地达到一个单一的结构，令人满意的低混合焓在数十万可能的候选结构。我们发现，所获得的结构是免费的任何假设的高对称性先前引入的人类直觉，满足电子计数规则的本地，并显示新的吸附物的安排，反映了氮化物半导体的特性。
2021-10-25 cond-mat.mtrl-sci
Functional Mn--Mg$_k$ cation complexes in GaN featured by Raman spectroscopy
在拉曼光谱的（Ga，Mn）N：Mg外延层的Mn和Mg浓度的函数的光学分支的演变，揭示了两种掺杂剂之间的相互作用。我们证明，各种锰-镁诱导的振动模式可以理解的功能锰-镁$_k$络合物形成时，取代Mn阳离子结合到$k$取代镁通过氮原子，配体的数量$k$被驱动的Mg和Mn浓度之间的比率的图片。
2013-11-13 cond-mat.mtrl-sci
PANIC: a 3D dislocation dynamics model for climb and glide in epitaxial films and heterostructures
本文介绍了PANIC，一个三维离散的介观位错动力学模型，其中包括一个完全定量的治疗位错攀移和位错滑移，包括攀登驱动的渗透和机械应力和攀登启用的体积和管道扩散，包括全弹性各向异性的材料与六角形对称。可以对外延薄膜、多层膜和具有自由表面的器件结构（包括具有不规则几何形状（例如岛）的器件结构）进行有效的计算。该模型还包括在薄膜或异质结构的生长期间模拟位错动力学的能力。该模型已被验证对GAN，AlN和AlGaN的薄膜的实验，但广泛适用于其他材料系统，六方和立方。
2014-06-03 cond-mat.mtrl-sci
Morphology dependent surface properties of nanostructured GaN films grown by molecular beam epitaxy
分析了分子束外延生长的氮化镓外延膜的表面形貌对其表面化学和能带结构的影响。用扫描电子显微镜和原子力显微镜研究了薄膜的形貌，用X射线光电子能谱学和阴极发光光谱研究了薄膜的能带结构、缺陷和发射特性。结果发现，高度多孔的GAN半导体网络显示出最高的相对电导率，并且不具有与缺陷相关的发光。较平坦的膜更电阻，并显示黄色发光，由于Ga空位。GAN半导体网络在价带最大值以上（1.8 $\pm$ 0.2）eV处表现出费米能级钉扎，表明GAN半导体网络表面存在Ga吸附层。发现Ar离子溅射优先溅射N原子导致表面金属化。
2018-01-08 cond-mat.mtrl-sci
Molecular Beam Epitaxy Growth of Scandium Nitride on Hexagonal SiC, GaN, and AlN
在GAN（0001）/SiC、AlN（0001）/Al_2 O_3和6 H-SiC（0001）六方衬底上用射频等离子体辅助分子束外延（RF plasma assisted MBE）生长了氮化钪（ScN）薄膜，得到了面心立方（岩盐）晶体结构，其面外取向为（111），而不是六方取向。首次在外延过程中通过原位电子衍射观察到了立方（111）孪晶结构，并通过电子背散射衍射检测到了孪晶畴，并与X射线衍射得到了进一步的证实。在750 ℃的生长温度下，外延的ScN薄膜显示出非常光滑的亚纳米表面粗糙度。随温度变化的霍尔效应测量表明恒定的高n型载流子浓度约为1x 1020/cm 3，电子迁移率约为20 cm 2/Vs。
2019-08-02 cond-mat.mtrl-sci
Optical properties of Mn4+ ions in GaN:Mn codoped with Mg acceptors
研究了Mn-Mg共掺杂外延GaN的光学性质。Mg受体的加入使GaN：Mn中1.3 eV处的弱锰相关光致发光（PL）带猝灭，在共掺杂外延层中观察到1 eV处的一系列尖锐PL峰。PL光谱的变化表明，Mg的加入通过降低费米能级稳定了Mn 4+的电荷态。1 eV的PL峰暂时归因于涉及Mn 4+离子的中心内跃迁。研究了自旋允许的3d壳层4T2 - 4T1跃迁及其声子副本。尖锐峰的相对强度强烈地依赖于激发波长，表明在单独的峰中涉及的光学活性Mn 4+中心是不同的。PL光谱的温度依赖性表明存在至少三个不同的Mn 4+络合物中心。
2004-05-05 cond-mat.mtrl-sci
GaMnN epitaxial films with high magnetization
我们报告的制造假晶纤锌矿GaMnN生长在GAN与Mn浓度高达10%，使用分子束外延。根据卢瑟福背散射的Mn离子主要是在Ga取代的位置，并且它们是均匀分布的根据深度分辨俄歇电子能谱和二次离子质谱测量。一个随机的Mn分布，通过透射电子显微镜，没有富Mn的集群是本优化的生长条件。使用X射线衍射发现随着Mn浓度的增加的c-晶格参数的线性增加。超导量子干涉测量证实了铁磁行为，其饱和磁化强度高达150 emu/cm ^3。
2012-05-17 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial Graphene Intercalation: A Route to Graphene Modulation and Unique 2D Materials
在2004年首次报道之后的几年里，原子物种通过外延石墨烯层的嵌入才开始。插层对石墨烯电子性质的影响是众所周知的;然而，插层剂本身也可以表现出自然界中没有发现的有趣的性质。这表明外延石墨烯嵌入研究的重点转移可能会导致对许多新形式的传统3D材料的富有成效的探索。在下面的前瞻性综述中，我们总结了用于实现和表征EG插层的主要技术，并介绍了一种新的，简便的方法来容易地实现石墨烯/碳化硅界面处的金属插层。我们表明，简单的热蒸发为基础的方法可以有效地取代复杂的合成技术，实现大规模的非难熔金属的插层。我们还表明，这些方法可以扩展到基于插层的复合材料的形成。二维（2D）银（2D-Ag）和大规模二维氮化镓（2D-GaNx）被用来证明这些方法。
2019-05-30 cond-mat.mtrl-sci
Technique for the Dry Transfer of Epitaxial Graphene onto Arbitrary Substrates
为了使石墨烯在技术上可行，需要将石墨烯膜转移到适合于特定应用的基底上。我们演示了使用热释放胶带将外延石墨烯（EG）从4 H-SiC的C面干法转移到SiO2，GAN和Al 2 O3衬底上。我们进一步报告的影响，这个过程中的EG膜的电性能。该工艺使EG膜能够用于柔性电子器件或用作光学透明触点。
2009-10-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Nonpolar m-plane GaN/AlGaN heterostructures with intersubband transitions in the 5 to 10 THz band
本文评估了沉积在自支撑半绝缘GAN衬底上的非极性m面GAN/AlGaN多量子阱在1到10 THz频率范围内的子带间跃迁。量子阱被设计成包含两个受限的电子能级，与相邻的阱解耦。结构分析揭示了平面和规则的量子阱在两个垂直的面内方向，与高分辨率图像显示沿生长轴的障碍中的Al组合物的不均匀性。我们没有观察到外延工艺引入的扩展结构缺陷。低温子带间吸收从1.5至9太赫兹的演示，覆盖部分的7至10太赫兹波段禁止GaAs为基础的技术。
2015-10-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nanoscale studies of domain wall motion in epitaxial ferroelectric thin films
利用原子力显微镜研究了PbZr 0. 2 Ti 0. 8 O 3薄膜的铁电开关和纳米畴动力学。测量的写入时间依赖性的域的大小揭示了一个两步的过程中，成核其次是径向域生长。在此生长过程中，畴壁速度表现出v ~ exp[-（1/E）^mu]依赖于电场，蠕变过程的特征。畴壁运动分析的背景下，在一个周期性的潜力，以及规范的蠕变运动的弹性流形在无序势的随机成核。的尺寸的电影表明，无序是在所观察到的畴壁蠕变的起源。为了研究改变薄膜中的无序的影响，在晶体生长过程中引入缺陷（a轴夹杂物）或通过重离子辐照，分别产生具有平面缺陷和柱状缺陷的薄膜。这些缺陷的存在下，发现显着降低蠕变指数μ，从0.62 - 0.69到0.38 - 0.5，在辐照膜和0.19 - 0.31，在含有a轴夹杂物的膜。
2004-11-07 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Anisotropic-strain-enhanced hole mobility in GaN by lattice matching to ZnGeN$_2$ and MgSiN$_2$
实现集成氮化镓（GAN）电子学的关键障碍是其低空穴迁移率。在这里，我们探索通过外延匹配最近变得可用的II-IV族氮化物材料，即ZnGeN $_2$和MgSiN $_2$，提高GAN的空穴迁移率的可能性。我们使用从头算玻尔兹曼输运方程对GAN的空穴迁移率进行了最先进的计算。我们表明，有效的单轴压缩应变的GAN沿$[1\bar{1}00]$的晶格匹配ZnGeN $_2$和MgSiN $_2$的结果在反转的重空穴带和分裂的空穴带，从而降低在压缩方向上的有效空穴质量。我们发现，晶格匹配的ZnGeN $_2$和MgSiN $_2$诱导的室温空穴迁移率增加了50%和260%相比，无应变的GAN，分别。检查作为应变的函数的趋势，我们发现，迁移率的变化是高度非线性的;晶格匹配到Zn $_{0.75}$ Ge $_{0.75}$ Mg $_{0.25}$ Si $_{0.25}$ N $_2$的假设固溶体将已经增加空穴迁移率的160%。
2022-05-12 cond-mat.mtrl-sci
MOCVD growth and band offsets of \k{appa}-phase Ga2O3 on sapphire, GaN, AlN and YSZ substrates
本文利用MOCVD在多种衬底上制备κ-Ga2O3薄膜，结合HR-STEM与XPS揭示其相纯度、界面结构及不同类型能带排列。
2025-01-11 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Anisotropic structural and optical properties of a-plane (11-20) AlInN nearly-lattice-matched to GaN
我们报道了与GAN晶格匹配的a面（11-20）AlInN层的外延生长。与c面取向的外延层不同，a面Al_{1-x} In_{x} N不能同时在两个面内方向上与GAN晶格匹配。我们研究了温度对铟掺入的影响，并在760^{o}C的生长温度下获得了近晶格匹配的Al_{0.81} In_{0.19} N。我们概述了一个程序来检查面内晶格失配使用高分辨率X射线衍射，并评估应变和临界厚度。偏振分辨的光学透射率测量的Al_{0.81} In_{0.19} N外延层揭示了一个带隙的差异约140毫电子伏之间（电场）E_parallel_c [0001]轴和E_vertical_c的条件与室温光致发光峰值为3.38 eV强极化与E_parallel_c，在很好的协议与应变相关的能带结构计算。
2011-06-21 cond-mat.mtrl-sci
Pulsed-mode metalorganic vapor-phase epitaxy of GaN on graphene-coated c-sapphire for freestanding GaN thin films
本文提出在石墨烯涂覆的c面蓝宝石上采用脉冲模式金属有机气相外延生长高质量GaN薄膜，并通过机械剥离制备自支撑GaN，用于可转移LED器件。
2023-12-05 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Tunable optoelectronic and ferroelectric properties in Sc-based III-nitrides
使用具有特殊准随机结构的密度泛函理论研究了Sc基III族氮化物合金，发现其保持直接高达x = 0.125（ScxAl 1-xN）和x = 0.375（ScxGa 1-xN）的宽带隙。外延应变稳定防止亚稳分解高达x = 0.3（GAN上的ScxAl 1-xN）和x = 0.24（GAN上的ScxGa 1-xN），应变弛豫的临界厚度范围从3 nm到接近无穷大。Sc含量的增加引入了相对于AlN和GAN的压缩面内应力，并导致成分和应力可调的带隙和极化，并最终在x = 0.625处引入ScxGa 1-xN中的铁电功能。
2013-03-15 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial Growth of $β$-Ga$_2$O$_3$ Coated Wide Bandgap Semiconductor Tape for Flexible UV Photodetector
由于高温结晶条件和晶格匹配要求的限制，在柔性衬底上尚未实现技术上重要的$β$ $_2$ O $_3$半导体薄膜的外延生长。在本报告中，首次在柔性CeO_2（001）缓冲的哈氏合金带上外延生长了单晶$β$ -Ga $_2$ O $_3$（-201）薄膜。结果表明，CeO $_2$（001）与$β$ O $_3$（-201）具有较小的双轴晶格失配，从而诱导双畴同时外延生长.柔性光电探测器是基于外延的$β$ $_2$ O $_3$涂覆带制造的。测试结果表明，在250 nm入射光和5 V偏压下，器件的响应度为40 mA/W，开关比为1000。通过使用常规的刚性单晶衬底，这种光电性能已经在基于$β$ $_2$ O $_3$的光电探测器的主流水平内;并且更重要的是，对于超过1000个循环的弯曲测试保持稳健。此外，报告中描述的外延技术还为利用晶格参数类似于$β$ -Ga $_2$ O $_3$的材料（包括GAN、AlN和SiC）制造各种柔性外延膜器件铺平了道路。
2020-08-01 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
