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通过关联原子探针断层扫描与离轴电子全息术对GaN中Mg掺杂分布及电活性的三维测量

DOI：10.1063/1.5125188 期刊：Journal of Applied Physics 出版年份：2020 更新时间：2025-09-23 15:19:57
摘要： 通过关联原子探针断层扫描（APT）和离轴电子全息术，研究了金属有机化学气相沉积法生长的氮化镓（GaN）中p型掺杂剂（镁）的分布与电学活性。APT结果显示高镁浓度会促进富镁团簇形成，这与锥形反型畴（PID）的产生相关。APT提供的团簇外直接掺杂浓度测量表明，当镁浓度超过7×101? cm?3时p型电学活性出现饱和。离轴电子全息术获得的静电势分布图证实：尽管APT检测到高密度富镁团簇存在，但最高载流子浓度仍出现在掺杂浓度为2×102? cm?3的区域。这些技术的关联分析表明，PID并非导致静电势降低的主要原因。
作者： Lynda Amichi，Isabelle Mouton，Enrico Di Russo，Victor Boureau，Frédéric Barbier，Amélie Dussaigne，Adeline Grenier，Pierre-Henri Jouneau，Catherine Bougerol，David Cooper
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究金属有机化学气相沉积法生长的氮化镓（GaN）中p型掺杂（镁）的分布与电学活性。

研究成果

APT与电子全息技术的关联使得能够直接建立GaN纳米结构中Mg掺杂剂的nm级空间分布与其电学活性之间的联系，这种联系随生长过程中掺入的总浓度而变化。观察到潜在活性最高的Mg浓度出现在浓度为7×101? cm?3的区域。尽管2×102? cm?3的掺杂剂浓度具有最高的富Mg团簇密度，但其p型活性最为高效。

研究不足

该研究的局限性在于：通过离轴电子全息术分别检测不同透射电镜样品时，难以比较静电势的微小变化。此外，由于针尖系统性地发生断裂，从未观察到掺杂浓度为3×101? cm?3的GaN层发生蒸发。

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