Ikke -destruktiv karakteriseringsteknik hjælper udviklingen af ​​galliumnitridkrystal

Galliumnitrid (GaN) er et halvledermateriale, hvis brede båndgab en dag kan føre til, at det erstatter silicium i elektronikapplikationer. Det er derfor vigtigt at have GaN -karakteriseringsteknikker, der er i stand til at understøtte udviklingen af ​​GaN -enheder. Forskere ved Osaka University har rapporteret en ikke -destruktiv metode til karakterisering af den krystallinske kvalitet af GaN. Deres resultater blev offentliggjort i Applied Physics Express .

GaN power switch-enheder tilbyder mange fordele, herunder højhastighedsskift, højeffektdrift, lav modstand, og høj nedbrydningsspænding. For at drage fordel af disse egenskaber, defektdensiteten af ​​GaN -krystaller skal være lav.

Gevindforskydninger (TD'er) er en type krystaldefekt, der genereres af ufuldkommenheden af ​​krystaller, der formerer sig fra substratet til et epitaksialt lag. Disse TD'er fungerer ofte som lækstrømbaner.

TD'er kan klassificeres ved hjælp af deres Burgers -vektorer. En række forskellige metoder kan bruges til at analysere GaN og bestemme TG'ernes Burgers vektorer; imidlertid, de fleste har tilknyttede begrænsninger, såsom involveret prøveforberedelse eller begrænset analyseområde. Teknikkerne kan også kræve destruktiv prøveforberedelse, så testede prøver kan ikke genbruges.

Forskerne brugte derfor multiphoton -excitationsfotoluminescens (MPPL) til at evaluere GaN. MPPL er en ikke -destruktiv teknik, hvor excitationslaserlyset trænger dybt ned i prøverne. Det er derfor ideelt til den tredimensionelle (3D) evaluering af krystaldefekter i materialer.

"Vi brugte MPPL til at udføre en dybdegående undersøgelse af defekter i GaN-krystaller ved at analysere de lokale fotoluminescensegenskaber og 3D-defektstrukturer, "forklarer undersøgelsens første forfatter Mayuko Tsukakoshi." I betragtning af vores fund sammen med dem fra ætsningsgravemetoden gjorde det derefter muligt for statistisk klassificering af TD'erne. "

De blandede TD'er viste sig at strække sig gennem GaN ved store hældningsvinkler. Ud over, kontrasten mellem fotoluminescenssignalerne indikerede, at skrue -TD'erne havde stærkere ikke -strålende egenskaber end de andre.

"At kunne knytte MPPL -fund til kvaliteten af ​​GaN -krystaller giver et glimrende værktøj til ikke -destruktive, evaluering af substrat med høj kapacitet, "siger den tilsvarende forfatter Tomoyuki Tanikawa." Vi mener, at vores fund let vil hjælpe med at identificere fejl, der påvirker pålideligheden, samt forbedre udbyttet for at give mere effektive ruter til GaN -enheder. "