Analisis Cacat Lapisan GaN Implan Mg versus Doped Mg pada Substrat Bebas

Abstrak

Doping tipe p yang tidak efisien yang diinduksi Mg telah tetap menjadi hambatan utama dalam pengembangan perangkat elektronik berbasis GaN untuk penerangan padat dan aplikasi daya. Studi ini melaporkan analisis struktural komparatif cacat dalam lapisan GaN pada substrat GaN bebas di mana incorporasi Mg dilakukan melalui dua pendekatan: implan ion dan doping epitaksial. Mikroskopi elektron transmisi pemindai (STEM) mengungkapkan keberadaan cacat piramidal dan garis hanya dalam sampel yang diimplan Mg sedangkan sampel yang di-dope Mg tidak menunjukkan keberadaan cacat ini yang menunjukkan bahwa sifat cacat tergantung pada metode incorporasi. Dari spektrometri massa ion sekunder (SIMS), korespondensi langsung diamati antara konsentrasi Mg dan lokasi dan tipe cacat ini. Penyelidikan kami menunjukkan bahwa cacat piramidal dan garis ini adalah spesies kaya Mg dan pembentukan mereka dapat mengarah pada densitas lubang bebas yang lebih rendah yang masih menjadi kekhawatiran utama untuk materi dan perangkat berbasis p-GaN. Karena substrat GaN bebas menawarkan platform untuk realisasi perangkat vertikal berbasis junc­si p-n, penyelidikan struktural komparatif cacat yang berasal dari proses incorporasi Mg yang berbeda dalam lapisan GaN pada substrat tersebut mungkin memberikan wawasan lebih dalam dalam memahami mekanisme kompensasi diri Mg dan kemudian mengoptimalkan proses doping dan/atau implan Mg untuk kemajuan teknologi perangkat berbasis GaN.

Pendahuluan

Selama tiga dekade terakhir, GaN telah muncul sebagai salah satu semikonduktor senyawa yang paling diteliti di seluruh dunia. Ini terutama karena potensi luar biasa yang tidak hanya dalam penerangan padat tetapi juga dalam operasi daya tinggi, frekuensi tinggi, dan suhu tinggi [1,2,3,4,5,6,7,8]. Untuk penggunaan yang berhasil perangkat berbasis GaN dan heterostruktur terkait dalam aplikasi dan operasi tersebut, doping tipe n dan tipe p yang dapat dikontrol adalah persyaratan kunci. Dalam hal ini, pencapaian dan kontrol doping tipe n dalam epilayer GaN atau kristal tunggal sekarang telah dioptimalkan secara besar-banding dibandingkan dengan sejenis tipe p yang masih menjadi hambatan bagi akademisi maupun industri. Sampai sekarang, Mg terbukti menjadi dopan tipe p yang paling efisien meski energinya aktivasi tinggi yang membutuhkan konsentrasi Mg yang besar (sekitar 10¹⁹ cm⁻³ atau lebih) untuk diincorporasikan guna mencapai konsentrasi lubang bebas yang wajar mendekati 10¹⁸ cm⁻³. Peningkatan konsentrasi atom Mg di atas 10¹⁹ cm⁻³ mengakibatkan penurunan konsentrasi lubang bebas [9,10,11]. Fenomena ini terutama dikaitkan dengan penciptaan rongga nitrogen [12,13,14], cacat titik terkait Mg [10, 15], atau kompleks terisi dan/atau netral terkait rongga Mg yang menurunkan level Fermi dan memenuhi konsentrasi lubang bebas [16, 17]. Berdasarkan pengukuran fotoluminescens yang menghasilkan puncak pada 2,9 eV, kompleks donor dalam Mg-V_N juga dipercaya sebagai salah satu alasan utama untuk mekanisme kompensasi diri. [17,18,19]. Oleh karena itu, meski ada sejumlah upaya penelitian signifikan yang dilakukan untuk memahami incorporasi Mg dalam GaN, masalah ini masih belum jelas dan analisis lebih lanjut perlu dilakukan.

Sebagian besar laporan sebelumnya tentang analisis cacat menggunakan studi mikroskopi skala atom didasarkan pada lapisan GaN yang di-dope Mg yang ditumbuhkan pada safir menggunakan penyapuan kimia organik logam (MOCVD) atau epitaksi sambilan molekuler (MBE). Se pengetahuan kami, hanya sedikit laporan tentang analisis cacat dalam lapisan GaN bebas yang di-dope Mg dan tidak ada laporan tentang analisis cacat berbasis mikroskopi elektron transmisi dalam substrat GaN bebas di mana Mg diincorporasikan melalui implan ion. Sekarang sudah sangat diterima bahwa substrat GaN bebas memiliki beberapa keuntungan dibandingkan lapisan GaN yang ditumbuhkan MOCVD/MBE pada substrat asing karena tingkat densitas dislokasi yang lebih rendah dan aplikasinya dalam perangkat vertikal yang efisien. Pencapaian aktivitas dopan tipe p yang cukup dalam substrat tersebut melalui implan ion perlu dieksplorasi untuk komersialisasi dan pengembangan penerangan padat berbasis GaN dan perangkat daya tinggi. Dengan menjaga semua masalah ini sebagai tujuan utama, kami telah melakukan analisis struktural terperinci cacat yang diincorporasikan Mg dalam lapisan GaN bebas di mana incorporasi Mg dilakukan melalui doping serta implan ion.

Metode Eksperimental

Substrat GaN bebas n-tipe yang ditumbuhkan menggunakan epitaksi fasa uap hidrida digunakan dalam studi kami. Kemudian, epilayer ditumbuhkan oleh MOCVD pada substrat ini. Incorporasi Mg dilakukan melalui dua pendekatan: implan ion dan doping epitaksial. Dalam kasus pertama, Mg diimplan ke dalam epilayer GaN tidak di-dope tebal 4-μm tanpa menempatkan lapisan pelindung pada lapisan GaN tidak di-dope, sedangkan dalam kasus kedua, lapisan GaN yang di-dope Mg tebal 1-μm ditumbuhkan epitaksial pada lapisan GaN tidak di-dope tebal 4-μm secara berkelanjutan. Untuk perbandingan yang andal, tingkat incorporasi Mg dipertahankan sama yaitu 4 × 10¹⁹ cm⁻³ dalam kedua kasus. Plengan Mg dilakukan pada 500 °c diikuti dengan pengkalian pada 1350 °c untuk aktivasi dopan. Energi implan diambil sebagai 15, 30, 55, 95, dan 180 keV dengan dosis masing-masing 3,0 × 10¹³, 5,5 × 10¹⁵, 1,1 × 10¹⁴, 1,9 × 10¹⁴, dan 8 × 10¹⁴ cm⁻², untuk mendapatkan profil kotak dalam 200 nm. Pengukuran Hall dilakukan untuk mengevaluasi properti listrik dari sampel GaN yang di-dope Mg dan yang diimplan Mg. Untuk sampel GaN yang di-dope Mg, konsentrasi lubang dan mobilitas ditemukan sebesar 3,4 × 10¹⁷ cm⁻³ dan 9,5 cm²/V-s. Di sisi lain, properti listrik sampel yang diimplan Mg tidak dapat dievaluasi dengan baik karena sifatnya yang sangat resistif. Distribusi Mg sebagai fungsi kedalaman diselidiki menggunakan spektrometri massa ion sekunder (SIMS) sedangkan analisis mikroskopi elektron transmisi pemindai (STEM) digunakan untuk penyelidikan struktural cacat yang diinduksi Mg. Untuk ini, STEM dan spektroskopi sinar X dispersif energi (EDS) dilakukan oleh JEOL JEM-ARM200F yang dioperasikan pada 200 dan 80 kV. Untuk studi ini, spesimen TEM disiapkan dengan frais ion difokus menggunakan balok Ga diikuti dengan frais ion Ar rendah energi yang didinginkan nitrogen cair.

Hasil dan Pembahasan

Analisis Cacat dalam Lapisan GaN yang Diimplan Mg

Gambar 1(a) menunjukkan gambar bright field (BF)-STEM dari GaN yang diimplan Mg sedangkan (b) menunjukkan profil SIMS yang sesuai. Panah yang ditunjukkan dalam Gambar 1(a) mewakili arah positif [0001], dan gambar dilihat sepanjang sumbu zona [11\( \overline{2} \)0]. Terlihat bahwa cacat tidak terdistribusi secara seragam sebagai fungsi kedalaman, bahkan, korespondensi langsung terlihat antara konsentrasi Mg dan cacat. Sebagian besar cacat terkumpul pada sekitar 150 nm dari permukaan di mana konsentrasi Mg lebih dari 10¹⁹ cm⁻³ seperti yang diamati dari pengukuran SIMS. Untuk pemahaman yang lebih baik tentang cacat dan visualisasinya karena implan Mg dalam GaN, pengcitraan dilakukan dalam kondisi off-zone axis dengan memiringkan sampel 10° sekitar sumbu c dari [11\( \overline{2} \)0] sumbu. Kondisi ini melemahkan kontras difraksi dari kristal sempurna dan meningkatkan kontras cacat yang memungkinkan visualisasi yang lebih baik dari cacat dibandingkan dengan lingkungan sekitar. Gambar BF-STEM dari sampel GaN yang diimplan Mg diambil dalam kondisi off-zone axis ini ditunjukkan dalam Gambar 1(c) di mana beberapa cacat garis terlihat pada kedalaman sekitar 200 nm dari permukaan. Profil SIMS Mg yang sesuai ditampilkan dalam (d) pada skala linier di mana korespondensi langsung diamati antara keberadaan cacat garis ini dan konsentrasi Mg. Cacat ini ditemukan terletak pada wilayah sempit di mana konsentrasi Mg berada pada kisaran pertengahan 10¹⁹ cm⁻³.

Selanjutnya, pengcitraan BF-STEM dengan pembesaran tinggi dilakukan dalam kondisi off-zone axis seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 2(a) dengan (b) menunjukkan wilayah terpilih dari (a) pada pembesaran yang lebih tinggi. Seperti yang ditunjukkan dalam (b), empat jenis struktur yang ditandai sebagai A, B, C, dan D diamati. Cacat yang ditandai sebagai “A” berbentuk piramida sementara “B” muncul sebagai cacat garis.

Pengamatan struktural dari cacat ini penting dari sudut pandang memahami mekanisme kompensasi Mg, dan bagian-bagian selanjutnya dari naskah ini terutama diikutsertakan untuk analisis struktural cacat tipe “A” dan “B”. Struktur yang ditunjukkan sebagai “A” adalah cacat piramida dengan arah positif [0001] menunjuk menuju kepala mereka, dasar mereka pada bidang [0001] dengan enam dinding pada bidang [11\( \overline{2} \)3] yang miring seperti yang ditunjukkan oleh gambar TEM resolusi tinggi dari salah satu cacat seperti itu dalam Gambar 2(c). Representasi skematik dari domain piramida seperti itu juga ditunjukkan dalam Gambar 2(c). Gambar 2 (c) diseserapkan secara tegak lurus ke arah [0001] seperti yang ditunjukkan dalam (d) di mana jali tampak terdistorsi di domain piramida dalam perbandingan dengan matriks GaN sekitarnya, menunjukkan perpindahan antara sublattice Ga dan N di dalam dan di luar domain piramida ini. Ini konsisten dengan temuan Vennegues et al. [20] di mana domain piramida tipe serupa diamati. Cacat berbentuk piramida serupa sebelumnya diamati dalam film GaN yang di-dope Mg dan keberadaannya biasanya dijelaskan oleh modifikasi struktur atom GaN akibat perkenalan Mg [19,20,21,22,23,24]. Liliental-Weber et al. [25, 26] mengusulkan bahwa cacat piramida seperti ini berasal dari kluster kaya Mg yang ada di dekat kepala piramida ini. Struktur GaN dalam fase wurtzite biasanya dijelaskan oleh tumpukan hexagon bidang N dengan setengah dari situs tetrahedra sublattice N diisi oleh atom Ga. Vennegues et al. [27] berdasarkan penyelidikan mereka mengusulkan bahwa perkenalan tingkat Mg yang lebih tinggi dalam GaN menghasilkan substitusi Ga oleh Mg, membentuk Mg₃N₂, senyawa Mg-N yang dilaporkan memiliki struktur antibixbyite. Struktur antibixbyte dari Mg₃N₂ sesuai dengan pengisian situs tetrahedra sublattice N oleh Mg yang menempati tiga dari setiap empat situs. Menurut model yang diusulkan oleh Vennegues et al. [27], domain piramida dapat dianggap sebagai dua kristal GaN dengan polaritas berlawanan yang dipisahkan oleh monolayer Mg₃N₂. Ini didukung lebih lanjut oleh penyelidikan Hansen et al. [28] di mana domain piramida ini diusulkan sebagai inklusi Mg₃N₂. Vennegues et al. [27] dan Leroux et al. [23] juga melaporkan bahwa pembentukan domain piramida seperti ini dengan ukuran nanometer juga memerlukan incorporasi Mg dalam kisaran rendah hingga pertengahan 10¹⁹ cm⁻³. Ini konsisten dengan temuan kami di mana cacat berbentuk piramida diamati pada konsentrasi Mg rendah hingga pertengahan 10¹⁹ cm⁻³ seperti yang terlihat dari korespondensi antara gambar STEM (Gambar 1(c)) dan profil SIMS yang sesuai (Gambar 1(d)). Oleh karena itu, cacat berbentuk piramida yang ditandai sebagai struktur “A” dalam Gambar 2 (b) dalam studi kami dipercaya merupakan domain piramida kaya Mg dan pembentukan mereka dapat langsung dihubungkan dengan mekanisme kompensasi Mg dalam lapisan p-GaN. Jenis cacat lain seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 2(b) adalah cacat tipe “C” dan “D” yang pada dasarnya struktur serupa dengan variasi dimensi mereka. Kontras yang tampak meluas sepanjang arah [0001] saat dilihat dari sumbu [11\( \overline{2} \)0], kemungkinan berasal dari tekanan. Untuk mengklarifikasi lebih lanjut, gambar TEM resolusi tinggi dari cacat serupa seperti itu ditampilkan dalam Gambar 2(e) dengan (f) menunjukkan gambar yang sama diseserapkan secara tegak lurus ke arah [0001] direction. Jali yang terdistorsi sepanjang arah [0001] menunjukkan konstanta jali yang berbeda karena bidang tekanan yang berbeda sepanjang arah ini. Karena Mg lebih kecil ukurannya dibandingkan Ga, incorporasinya pada situs Ga diharapkan menghasilkan tekanan pada jali yang dapat mengarah pada kontras ini di sekitar cacat ini.

Jenis cacat lain, ditandai sebagai “B” dalam Gambar 2 (b) tampak sebagai cacat garis tegak lurus terhadap arah [0001], saat dilihat dari sumbu [11\( \overline{2} \)0]. Penting untuk dicatat bahwa jenis cacat seperti ini tampak terkumpul pada wilayah sempit yang memiliki konsentrasi Mg yang lebih tinggi (seperti yang diamati dari korespondensi antara gambar BF-STEM dan profil SIMS Mg yang ditunjukkan dalam Gambar 1(c) dan (d)) yang menunjukkan bahwa pembentukan mereka terkait dengan incorporasi berlebihan Mg. Pengamatan lain adalah keberadaan domain piramida di tepi cacat garis ini yang menunjukkan bahwa akumulasi domain ini dapat mengarah pada pembentukan mereka. Namun, seseorang tidak boleh mengecualikan kemungkinan bahwa itu bisa saja merupakan tumpukan acak dari cacat piramida dan garis dan penyelidikan lebih lanjut diperlukan dalam arah ini. Gambar BF-STEM yang menunjukkan jenis cacat ini ditampilkan dalam Gambar 3(a). Untuk pemahaman yang lebih baik tentang cacat ini, sampel dipiringkan sekitar 10° sekitar sumbu tegak lurus terhadap arah [0001] dan gambar BF-STEM yang dihasilkan ditunjukkan dalam Gambar 3(b). Piringan sampel ini sangat merangsang titik difraksi sepanjang arah 1–100, yang mengarah pada kontras yang ditingkatkan dari bidang tekanan di arah di sekitar cacat. Dari kontras bidang tekanan ini, cacat yang tampak sebagai garis (lihat Gambar 2(a) dan (b)) sebenarnya terdiri dari pasangan garis yang dipisahkan beberapa nm, lebih dalam arah [0001].

Dapat ada kemungkinan keberadaan Mg dalam cacat ini karena mereka muncul pada wilayah sempit di mana konsentrasi Mg lebih dari 10¹⁹ cm⁻³ seperti yang diamati dari korespondensi antara gambar STEM (Gambar 1(c)) dan profil SIMS Mg (Gambar 1(d)). Untuk memvalidasi keyakinan ini bahwa jenis cacat ini memiliki Mg, kami melakukan pengukuran mikroskopi elektron transmisi pemindai-spektroskopi sinar X dispersif energi (STEM-EDS) dengan diameter probe EDS kurang dari 0,2 nm, pada dua wilayah berbeda: “jauh dari cacat” dan “pada cacat” ditandai sebagai titik 1 dan 2 masing-masing seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 4(a). Spektra EDS komparatif dari titik 1 dan 2 dalam rentang energi 1,19 keV hingga 1,35 keV di mana puncak Mg diharapkan dipetakan dalam Gambar 4(b) dengan inset yang menunjukkan spektrum EDS lengkap. Kehadiran Mg terlihat jelas pada cacat (titik 2). Untuk memperjelas lebih lanjut, kami telah melakukan pemetaan STEM-EDS pada sampel GaN yang diimplan Mg yang serupa. Gambar 4 (c) menyajikan gambar STEM dari sampel GaN yang diimplan Mg dengan panah bawah yang menunjukkan cacat garis ini, dan peta EDS Mg yang sesuai ditunjukkan dalam Gambar 4 (d). Kehadiran Mg terlihat jelas dalam cacat ini. Oleh karena itu, cacat ini mengandung Mg dan pembentukan mereka pada konsentrasi Mg lebih dari 10¹⁹ cm⁻³ kemungkinan merupakan penyebab lain dari kompensasi diri Mg.

Analisis Cacat dalam Lapisan GaN yang Di-dope Mg

Selanjutnya, kami telah melakukan penyelidikan struktural pada sampel GaN di mana lapisan GaN yang di-dope Mg tebal 1-μm ditumbuhkan epitaksial pada epilayer GaN tidak di-dope tebal 4-μm. Perlu disebutkan lagi bahwa tingkat Mg dipertahankan sama, yaitu 4 × 10¹⁹ cm⁻³ untuk perbandingan yang bermakna antara dua pendekatan incorporasi Mg: yang di-dope epitaksial dan implan ion. Gambar 5(a) menunjukkan gambar BF-STEM dari GaN yang di-dope Mg yang ditumbuhkan epitaksial pada substrat GaN bebas, dilihat sepanjang [11\( \overline{2} \)0] sedangkan (b) menunjukkan profil Mg sebagai fungsi kedalaman GaN yang diperoleh menggunakan SIMS. Perhatikan bahwa konsentrasi Mg hampir konstan pada sekitar 4 × 10¹⁹ cm⁻³ dalam bidang pandang Gambar 5(a) (hingga 700 nm) berbeda dengan kasus sebelumnya GaN yang diimplan Mg di mana konsentrasi Mg ditemukan sebagai fungsi kedalaman GaN (lihat Gambar 1 (a)–(d)).

Untuk melakukan analisis cacat dalam sampel GaN yang di-dope Mg, pengcitraan STEM dalam kondisi off-zone axis dengan memiringkan sampel 10° sekitar sumbu c dari [11\( \overline{2} \)0] sumbu dilakukan. Gambar 6 (a) dan (b) mewakili gambar BF-STEM dan DF-STEM di mana cacat titik dengan ukuran sekitar 5 nm diamati terdistribusi secara seragam di seluruh sampel. Perhatikan di sini bahwa profil Mg juga tampak seragam dalam kasus ini seperti yang diamati dari profil SIMS (lihat Gambar 5(b)). Distribusi seragam Mg dan cacat ini di seluruh sampel GaN menunjukkan korespondensi langsung antara cacat ini dan incorporasi Mg. Cacat titik sekitar 5 nm ini kemungkinan adalah endapan Mg (dan mungkin stacking fault yang diinduksi olehnya). Karena ukurannya kecil, endapan Mg itu sendiri tidak dapat dikonfirmasi secara langsung oleh pengukuran EDS (puncak Ga dan Mg terletak cukup dekat satu sama lain yang membuat pemetaan selisih konsentrasi kecil sangat sulit).

Pengamatan ini sepenuhnya berbeda dari kasus sebelumnya sampel yang diimplan Mg di mana cacat ditemukan terkumpul pada 200 nm dari permukaan di mana konsentrasi Mg maksimum. Selain itu, berbeda dengan sampel yang diimplan Mg, kami tidak mengamati cacat piramida dan garis ganda, (ditandai sebagai A dan B dalam Gambar 2(b)) dalam sampel GaN yang di-dope Mg. Menariknya, cacat piramida dan garis juga dilaporkan dalam sampel GaN di mana Mg diincorporasikan dengan teknik selain implan ion. Misalnya, Khromov et al. [29] melaporkan keberadaan cacat piramida dalam sampel GaN yang di-dope Mg yang ditumbuhkan oleh MOCVD. Namun, mereka mengamati cacat seperti itu hanya dalam sampel GaN dengan doping yang lebih tinggi di mana konsentrasi Mg sekitar ~ 5 × 10¹⁹ cm⁻³. Namun, dalam sampel dengan Mg ~ 2 × 10¹⁸ cm⁻³, domain piramida ini tidak diamati. Vennegues et al. [27] juga mengamati domain piramida seperti itu dalam sampel GaN yang di-dope Mg yang ditumbuhkan MOCVD dengan konsentrasi Mg yang berada di kisaran pertengahan 10¹⁹ cm⁻³. Mereka tidak mengamati cacat tersebut dalam sampel dengan konsentrasi Mg lebih rendah dari 10¹⁹ cm⁻³. Dalam pekerjaan kami, tingkat Mg yang serupa ~ 4 × 10¹⁹ cm⁻³ diincorporasikan melalui implan ion dan doping epitaksial untuk menganalisis keberadaan cacat ini. Cacat ini hanya diamati dalam sampel yang diimplan Mg, bukan dalam sampel yang di-dope Mg yang menunjukkan bahwa distribusi Mg juga harus dipertimbangkan untuk menjelaskan keberadaan mereka. Dari pengukuran SIMS, Mg ditemukan tidak terdistribusi secara seragam dalam sampel yang diimplan Mg (Gambar 1(b) dan (d)) sedangkan sampel yang di-dope Mg menunjukkan distribusi Mg yang seragam (Gambar 5 (b)). Selain itu, dalam sampel yang diimplan Mg, cacat ini ditemukan hanya ada dalam jendela sempit dengan konsentrasi Mg yang lebih tinggi dibandingkan matriks sekitarnya. Oleh karena itu, pembentukan cacat ini terhubung dengan tingkat Mg yang diincorporasikan dan distribusi Mg dan mereka kemungkinan terbentuk di wilayah di mana Mg berada dalam kisaran 10¹⁹ cm⁻³. Tampaknya profil Mg yang tidak seragam dalam sampel yang diimplan Mg mengarah pada distribusi cacat yang tidak seragam. Namun, seseorang tidak boleh menolak kemungkinan seperti distribusi cacat yang tidak seragam yang menyebabkan distribusi Mg yang tidak seragam atau ketergantungan profil implan Mg pada keberadaan cacat seperti itu; oleh karena itu, penyelidikan lebih lanjut diperlukan dalam arah ini. Analisis komparatif kami tentang cacat dalam GaN yang diincorporasikan Mg menunjukkan bahwa sifat dan jenis cacat bergantung pada metode incorporasi.

Kesimpulan

Untuk meringkaskan, penyelidikan struktural berbasis mikroskopi elektron transmisi pemindai tentang cacat dalam epilayer GaN yang diimplan Mg dan yang di-dope Mg pada substrat GaN bebas mengungkapkan bahwa sifat cacat sangat bergantung pada metode incorporasi Mg. GaN yang diimplan Mg menunjukkan keberadaan domain piramida yang menunjuk ke arah [0001] dan cacat garis ganda dengan fitur yang dipisahkan beberapa nanometer lebih dalam arah [0001]. Domain piramida dipercaya merupakan struktur berbasis Mg₃N₂ sedangkan cacat garis juga ditemukan memiliki Mg seperti yang diamati dari spektroskopi sinar X dispersif energi. Cacat garis ini ditemukan terletak pada kedalaman sekitar 200 nm dari permukaan, di wilayah sempit yang memiliki konsentrasi Mg sekitar pertengahan 10¹⁹ cm⁻³ yang menunjukkan bahwa pembentukan mereka terhubung dengan tingkat konsentrasi Mg yang diimplan. Pembentukan cacat ini dalam GaN pada implan Mg diharapkan berkontribusi secara signifikan pada mekanisme kompensasi diri Mg yang mengarah pada doping tipe p yang tidak efisien. Di sisi lain, sampel GaN yang di-dope Mg hanya menunjukkan keberadaan cacat titik yang ditemukan terdistribusi secara seragam di seluruh sampel. Studi saat ini yang menyoroti ketergantungan metode incorporasi Mg dan konsentrasinya pada sifat dan jenis cacat dapat terbukti berguna untuk memilih jumlah Mg yang akan diincorporasikan untuk mencapai konduktivitas tipe p yang tinggi dalam materi berbasis GaN untuk operasi perangkat yang efisien.

Singkatan

ADF:

Lapangan gelap anulus

BF:

Lapangan terang

EDS:

Spektroskopi sinar X dispersif energi

MBE:

Epitaksi sambilan molekuler

MOCVD:

Penyapuan kimia organik logam

SIMS:

Spektrometri massa ion sekunder

STEM:

Mikroskopi elektron transmisi pemindai