Structural properties of Eu doped GaN and its relation with luminescence properties

2004 ◽  
Vol 831 ◽  
Author(s):  
Hyungjin Bang ◽  
Takahiro Maruyama ◽  
Shigeya Naritsuka ◽  
Katsuhiro Akimoto
Keyword(s):  
Structural Properties ◽  
High Energy ◽  
Concentration Quenching ◽  
High Energy Electron ◽  
X Ray Diffraction ◽  
X Ray ◽  
Transmission Electron ◽  
Close Relationship ◽  
The Eu

ABSTRACTThe Structural properties of Europium (Eu) doped GaN and its relation with optical properties were studied. Concentration quenching of the intensity of the Eu related luminescence observed when Eu concentration exceeds 3 at.%. In situ reflection high-energy electron diffraction (RHEED), transmission electron microscopy (TEM), and X-ray diffraction (XRD) were carried out to study this luminescence quenching and it was discovered that there is close relationship between the luminescence intensity at 622 nm and structural properties. The cause of the concentration quenching is likely related to the polycrystalline growth as well as to the EuN formation.

scholarly journals Spontaneous and selective growth of GaN nanowires on Si (111) substrates by molecular beam epitaxy

2018 ◽  
Author(s):  
Σάββας Ευτύχης
Keyword(s):  
Electron Microscopy ◽  
Molecular Beam ◽  
High Energy ◽  
High Energy Electron ◽  
X Ray Diffraction ◽  
X Ray ◽  
Gan Nanowires ◽  
Transmission Electron ◽  
Miscut Angle

Στην διδακτορική διατριβή, μελετήθηκε η αυθόρμητη επιταξιακή ανάπτυξη νανονημάτων GaN με επίταξη με μοριακές δέσμες. Οι ιδιότητες των νανονημάτων GaN εξαρτώνται από την αρχική επιφάνεια στην οποία αναπτύσσονται. Στην διατριβή αυτή, επικεντρωνόμαστε στην επίδραση που έχουν διαφορετικές αρχικές επιφάνειες στις ιδιότητες των νανονημάτων, χρησιμοποιώντας υποστρώματα Si (111). Για τον προσδιορισμό των μορφολογικών, δομικών και οπτοηλεκτρονικών ιδιοτήτων των νανονημάτων, χρησιμοποιήσαμε μεθόδους όπως ανακλαστική περίθλαση δέσμης ηλεκτρονίων υψηλής ενέργειας (Reflection High Energy Electron Diffraction, RHEED), ηλεκτρονική μικροσκοπία σάρωσης (Scanning Electron Microscopy, SEM), περίθλαση ακτινών Χ (X-ray diffraction, XRD), φασματοσκοπία φωτοφωταύγειας (Photoluminescence, PL) και ηλεκτρονική μικροσκοπία διέλευσης (Transmission Electron Microscopy, TEM). Στην πρώτη σειρά πειραμάτων, μελετήσαμε την επίδραση της θερμοκρασίας υποστρώματος (Tsub) στην πυρηνοποίηση, ανάπτυξη και ιδιότητες των νανονημάτων GaN. Αναπτύχθηκαν δείγματα ακολουθώντας (α) ένα στάδιο εναπόθεσης GaN με σταθερή Tsub και (β) δύο στάδια εναπόθεσης GaN με χαμηλότερη Tsub στο πρώτο στάδιο. Με αυτό τον τρόπο πετύχαμε έλεγχο της διαμέτρου των νανονημάτων μεταξύ 20-40 nm. Σε ψηλές θερμοκρασίες (790-800°C) υπήρχε μειωμένη πυρηνοποίηση των νανονημάτων στα δείγματα για τα οποία ακολουθήθηκε εναπόθεση GaN ενός σταδίου. Καταφέραμε να ξεπεράσουμε αυτό τον περιορισμό χρησιμοποιώντας εναπόθεση GaN σε δύο στάδια. Η πυρηνοποίηση των νανονημάτων κατά το πρώτο στάδιο χαμηλής θερμοκρασίας, επιτρέπει ανάπτυξη των νανονημάτων σε θερμοκρασίες υποστρώματος πολύ ψηλότερες κατά το δεύτερο στάδιο.Στόχος μιας δεύτερης σειράς πειραμάτων, ήταν να μελετήσουμε πως ο σχηματισμός νιτριδίου του πυριτίου (SixNy) επηρεάζει την ανάπτυξη νανονημάτων GaN. Ο σχηματισμός του SixNy γίνεται αυθόρμητα όταν GaN αναπτύσσεται σε συνθήκες περίσσειας Ν σε καθαρή επιφάνεια υπόστρωμα Si (111). Καλύτερος έλεγχος του σχηματισμού SixNy επιτυγχάνεται με ελεγχόμενη νιτρίδωση της επιφάνειας πριν την εναπόθεση GaN. Πραγματοποιήσαμε την πρώτη συστηματική μελέτη σύγκρισης των ιδιοτήτων νανονημάτων GaN που αναπτύχθηκαν με αυθόρμητη και ελεγχόμενη νιτρίδωση επιφάνειας Si (111). Η ελεγχόμενη νιτρίδωση της επιφάνειας είχε σαν αποτέλεσμα την διαμόρφωση ενός ομοιόμορφου πάχους (1.5 nm) άμορφου SixNy στην διεπιφάνεια GaN/Si. Στην περίπτωση αυθόρμητης νιτρίδωσης δημιουργήθηκε ένα ανομοιόμορφο στρώμα στην διεπιφάνεια, με μερική παρουσία άμορφου SixNy. Η ομοιομορφία της διεπιφάνειας στην ελεγχόμενη νιτρίδωση, ενίσχυσε την ευθυγράμμιση των νανονημάτων GaN, αλλά και την περιστροφική τους συσχέτιση. Επιπλέον, μείωσε την ανομοιογένεια στο ύψος των νανονημάτων. Το μέσο ύψος των νανονημάτων ήταν το ίδιο και στις δύο περιπτώσεις, αλλά η μέση τιμή της διαμέτρου των νανονημάτων αυξήθηκε από 25 nm σε 40 nm στο δείγμα με την ελεγχόμενη νιτρίδωση της επιφάνειας, πιθανόν λόγο των εξασθενημένων επιταξιακών περιορισμών. Ο χαρακτηρισμός των δειγμάτων με μετρήσεις φωτοφωταύγειας σε θερμοκρασία 20 Κ, έδειξε μειωμένη συνολική ένταση και αυξημένη εκπομπή σε ενέργεια 3.417 eV, σχετιζόμενη με ατέλειες, στο δείγμα με την αυθόρμητη νιτρίδωση. Σε μια τρίτη σειρά πειραμάτων, μελετήσαμε για πρώτη φορά την επίδραση των πολύ λεπτών στρωμάτων AlN (με ονομαστικά πάχη μεταξύ 0 και 1.5 nm) στην αυθόρμητη ανάπτυξη νανονημάτων GaN σε υποστρώματα Si (111). Η αύξηση του πάχους του στρώματος AlN περιορίζει σταδιακά την νιτρίδωση της επιφάνειας του υποστρώματος, και επιταχύνει την πυρηνοποίηση τρισδιάστατων νησίδων GaN. Ο σχηματισμός άμορφου SixNy αποφεύγεται τελείως στην περίπτωση 1.5 nm AlN, το οποίο καλύπτει πλήρως την επιφάνεια Si. Προσδιορίσαμε την εξάρτηση του ύψους, της διαμέτρου και της πυκνότητας των νανονημάτων GaN από το πάχος του AlN. Πολύ μικρές αλλαγές στο πάχος του στρώματος AlN (0.1 nm) έχουν σαν αποτέλεσμα σημαντικές αλλαγές ως αναφορά την διαδικασία πυρηνοποίησης των νανονημάτων, αλλά και στα χαρακτηριστικά τους (π.χ. διαφορά ύψους 300 nm). Η εναπόθεση 1.5 nm AlN είχε το βέλτιστο αποτέλεσμα σε σχέση με την πυρηνοποίηση και ανάπτυξη των νανονημάτων· ομοιογενές ύψος και σχεδόν καθόλου παρασιτικοί σχηματισμοί GaN μεταξύ νανονημάτων. Μικροσκοπία ηλεκτρονικής διέλευσης έδειξε την πλήρη χαλάρωση της πλεγματικής σταθεράς του AlN πάνω στο Si (111) και του κρυστάλλου GaN των νανονημάτων πάνω στο AlN. In situ καταγραφή των χαρακτηριστικών εικόνων από τη μέθοδο RHEED ανέδειξε την άμεση χαλάρωση του AlN, (πριν την εναπόθεση GaN). Επίσης, παρατηρήθηκε σχηματισμός κρυσταλλικού β-Si3N4 πριν την πυρηνοποίηση του στρώματος AlN.Σε μια τέταρτη σειρά πειραμάτων, μελετήσαμε την επιταξιακή συσχέτιση των νανονημάτων GaN με τα επίπεδα του κρυστάλλου Si (111). Επικεντρωθήκαμε στην επιταξιακή σχέση (0001)GaN//(111)Si των GaN νανονημάτων πάνω σε όμοια υποστρώματα Si (111) διαφορετικών γωνιών πλάγιας κοπής (miscut angle), αλλά και για νανονήματα GaN που αναπτύχθηκαν σε υποστρώματα με την ίδια γωνιά πλάγιας κοπής αλλά με διαφορετικά αρχικά στρώματα. Η επιταξιακή σχέση GaN[0001]//Si[111] υπάρχει ακόμα και στην περίπτωση όπου βρίσκετε ένα άμορφο στρώμα SixNy, πάχους 11.5 nm στην διεπιφάνεια.Τέλος, μελετήσαμε μια νέα μέθοδο για επιλεκτική ανάπτυξη κάθετων νανονημάτων GaN, με τη μέθοδο επίταξής με ατομικές δέσμες. Οι θέσεις πυρηνοποίησης καθορίστηκαν από μια μάσκα οξειδίου του πυριτίου, που αναπτύχθηκε με θερμική οξείδωση στην επιφάνεια (111) του υποστρώματος πυριτίου, και μορφοποιήθηκε με λιθογραφία ηλεκτρονικής δέσμης (electron beam lithography) και απόξεση υλικού με ενεργά ιόντα (reactive ion etching). Η μέθοδος που αναπτύχθηκε, χρειάζεται μόνο ένα στάδιο ανάπτυξης στο θάλαμο επίταξης, π.χ. η μορφοποιημένη μάσκα SiO2 αναπτύσσεται κατευθείαν πάνω στο πυρίτιο αντί σε άλλα στρώματα GaN ή AlN. Η μελέτη διάφορων γεωμετρικών χαρακτηριστικών της μάσκας, σε συνδυασμό με θεωρητικούς υπολογισμούς, επέτρεψαν την μελέτη επίδρασης των γεωμετρικών χαρακτηριστικών της μάσκας (άνοιγμα παραθύρου μάσκας και αποστάσεις μεταξύ παραθύρων) στην κατανομή των ανεπτυγμένων νανονημάτων στα παράθυρα και στα μορφολογικά τους χαρακτηριστικά για δεδομένο μήκος διάχυσης ατόμων Ga στην επιφάνεια της μάσκας. Βρέθηκαν οι δυνατότητες και οι περιορισμοί της συγκεκριμένης μεθόδου επιλεκτικής ανάπτυξης. Παράθυρα με διάμετρο μικρότερη των 50 nm και με απόσταση μεταξύ των παραθύρων μεγαλύτερη των 500 nm έχουν σαν αποτέλεσμα την επιλεκτική ανάπτυξη νανονημάτων σε σχεδόν όλα τα παράθυρα στη μάσκα.

Epitaxial growth of BaO and SrO with new crystal structures using mass-separated low-energy O+ beams

1993 ◽  
Vol 8 (2) ◽  
pp. 321-323 ◽  
Author(s):  
Ryusuke Kita ◽  
Takashi Hase ◽  
Hiromi Takahashi ◽  
Kenichi Kawaguchi ◽  
Tadataka Morishita
Keyword(s):  
Lattice Constant ◽  
High Energy ◽  
Low Energy ◽  
Diffraction Reflection ◽  
High Energy Electron ◽  
Bulk Crystals ◽  
X Ray Diffraction ◽  
X Ray ◽  
Transmission Electron ◽  
Cubic Structure

The growth of BaO and SrO on SrTiO3(100) substrates using mass-separated low-energy (50 eV) O+ beams has been studied using x-ray diffraction, reflection high-energy electron diffraction, and high-resolution transmission electron microscopy. It was found that the BaO and SrO films have been epitaxially grown with new structures different from those of corresponding bulk crystals: The BaO films have a cubic structure with a lattice constant of 4.0 Å, and the SrO films have a tetragonal structure with a lattice constant of a = 3.7 Å parallel to the substrate and with c = 4.0 Å normal to the substrate.

Effects of Phosphorus Exposure on Arsenic-Stabilized GaAs 2×4 Surface

1993 ◽  
Vol 312 ◽  
Author(s):  
A. H. Bensaoula ◽  
A. Freundlich ◽  
A. Bensaoula ◽  
V. Rossignol
Keyword(s):  
High Resolution ◽  
Electron Diffraction ◽  
Growth Process ◽  
High Energy ◽  
Ex Situ ◽  
Chemical Beam Epitaxy ◽  
High Energy Electron ◽  
X Ray Diffraction ◽  
X Ray

AbstractPhosphorus exposed GaAs (100) surfaces during a Chemical Beam Epitaxy growth process are studied using in-situ Reflection High Energy Electron Diffraction and ex-situ High Resolution X-ray Diffraction. It is shown that the phosphorus exposure of a GaAs (100) surface in the 500 – 580 °C temperature range results in the formation of one GaP monolayer.

Characterization Techniques For Laser-Annealed Polysilicon on Insulating Layers

1980 ◽  
Vol 1 ◽  
Author(s):  
J. T. Schott ◽  
J. J. Comer
Keyword(s):  
Electron Microscopy ◽  
Scanning Electron Microscopy ◽  
High Energy ◽  
High Energy Electron ◽  
X Ray Diffraction ◽  
X Ray ◽  
Characterization Techniques ◽  
Cw Laser ◽  
Transmission Electron ◽  
Scanning Electron

ABSTRACTVarious characterization techniques are applied to pulsed and cw laser-annealed polysilicon layers deposited on oxide layers. The results are used to compare these techniques as to the type and completeness of information provided, as well as sample preparation requirements and general ease or difficulty of measurement. The techniques employed include scanning electron microscopy (SEM), electron channeling micrographs and selected area channeling patterns (SACP), reflection (high energy) electron diffraction (RHEED), transmission electron microscopy (TEM) and selected area diffraction (SAD), x-ray diffraction, optical techniques and etching techniques.

Heteroepitaxial growth of C60 on tetracene single crystal

2013 ◽  
Vol 1501 ◽  
Author(s):  
Tetsuhiko Miyadera ◽  
Hiroki Mitsuta ◽  
Noboru Ohashi ◽  
Tetsuya Taima ◽  
Ying Zhou ◽  
...  
Keyword(s):  
Epitaxial Growth ◽  
Direct Evidence ◽  
High Energy ◽  
High Energy Electron ◽  
Heteroepitaxial Growth ◽  
X Ray Diffraction ◽  
X Ray ◽  
Symmetric Pattern ◽  
Initial Stage

ABSTRACTWe have developed a method for epitaxial growth of C60 thin films on tetracene single crystals. The crystal orientation of the C60 film was examined by reflection high energy electron diffraction (RHEED) and X-ray diffraction (XRD). In-situ observation by RHEED revealed that the C60 crystallizes from the very initial stage of the deposition (0.1 nm). A 6-fold symmetric pattern, which was observed in a XRD polar scan, can be taken as direct evidence for the epitaxial growth of C60 commensurate with the tetracene (001) surface lattice.

Effect of Thermomechanical Processing on the Microstructure and Retained Austenite Stability during In Situ Tensile Testing Using Synchrotron X-Ray Diffraction of NbMoAl TRIP Steel

2011 ◽  
Vol 172-174 ◽  
pp. 741-746 ◽  
Author(s):  
Elena V. Pereloma ◽  
Lai Chang Zhang ◽  
Klaus Dieter Liss ◽  
Ulf Garbe ◽  
Jonathan Almer ◽  
...  
Keyword(s):  
Tensile Testing ◽  
Retained Austenite ◽  
Thermomechanical Processing ◽  
Critical Role ◽  
High Energy ◽  
X Ray Diffraction ◽  
X Ray ◽  
Transmission Electron ◽  
The Stability

In this work we compare and contrast the stability of retained austenite during tensile testing of Nb-Mo-Al transformation-induced plasticity steel subjected to different thermomechanical processing schedules. The obtained microstructures were characterised using optical metallography, transmission electron microscopy and X-ray diffraction. The transformation of retained austenite to martensite under tensile loading was observed by in-situ high energy X-ray diffraction at 1ID / APS. It has been shown that the variations in the microstructure of the steel, such as volume fractions of present phases, their morphology and dimensions, play a critical role in the strain-induced transition of retained austenite to martensite.

Plasticity of bulk metallic glasses improved by controlling the solidification condition

2008 ◽  
Vol 23 (4) ◽  
pp. 941-948 ◽  
Author(s):  
Z.W. Zhu ◽  
S.J. Zheng ◽  
H.F. Zhang ◽  
B.Z. Ding ◽  
Z.Q. Hu ◽  
...  
Keyword(s):  
Metallic Glasses ◽  
Bulk Metallic Glasses ◽  
High Energy ◽  
X Ray Diffraction ◽  
Scanning Calorimetry ◽  
Solidification Condition ◽  
X Ray ◽  
Transmission Electron ◽  
Injection Casting

Different bulk metallic glasses (BMGs) were prepared in ductile Cu47.5Zr47.5Al5, Zr62Cu15.4Ni12.6Al10, and brittle Zr55Ni5Al10Cu30 alloys by controlling solidification conditions. The achieved microstructures were characterized by x-ray diffraction, differential scanning calorimetry, transmission electron microscopy, and synchrotron- based high-energy x-ray diffraction. Monolithic BMGs obtained by high-temperature injection casting are brittle, while BMGs bearing some nanocrystals with the size of 3 to 7 nm and 2 to 4 nm, obtained by low-temperature injection casting and in situ suction casting, respectively, exhibit good plasticity. It indicates that the microstructures of BMGs are closely affected by the solidification conditions. Controlling the solidification conditions could improve the plasticity of BMGs.

Properties of Mbe Grown Heterostructures of GaAs/InSb and InP/InSb.

1989 ◽  
Vol 145 ◽  
Author(s):  
M. T. Asom ◽  
E. A. Fitzgerald ◽  
F. A. Thiel ◽  
R. People ◽  
D. Eaglesham ◽  
...  
Keyword(s):  
Hall Effect ◽  
Lattice Mismatch ◽  
High Energy ◽  
X Ray Diffraction ◽  
Temperature Dependent ◽  
Energy Position ◽  
X Ray ◽  
Transmission Electron ◽  
Diffraction Peaks

AbstractWe have employed molecular beam epitaxy in the growth of InSb on GaAs and InP. The transport, optical and structural properties of the films were investigated by in-situ reflection high energy electron diffraction, Hall effect and temperature dependent Hall effect, photoluminescence, transmission electron microscopy and X-ray diffractometry techniques. We report mobilities of up to 32,000 cm2/volt-sec and free electron concentrations of 3x1016/cm3 at room temperature. We have discovered a new defect state in InSb with an energy position of Ec - 0.05 ± 0.006eV. Optical and structural measurements reveal that the differences in thermal expansion and lattice mismatch between the substrates and films results in the broadening of the X-ray diffraction peaks and the near gap photoluminescence linewidths. Furthermore, we observe band gap shifts to higher energies of 10meV and 20meV for growth on GaAs and InP, respectively.

Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document