Структура дефектов эпитаксиальных пленок GaN, определённая методом просвечивающей электронной микроскопии и трёхосной рентгеновской дифрактометрии

Определены важные структурные характеристики (корреляционные длины столбчатых кристаллитов, плотности дислокаций, углы ротaционного беспорядка) гексагонального GaN, выращенного методом металлоорганического химического осаждения на сапфире с ориентировкой c-плоскости, с помощью просвечивающей электронной микроскопии и трёхосной рентгеновской дифрактометрии. Пленки GaN демонстрируют плотность краевых дислокаций в диапазоне 10^11 см−2, углы наклона и закрутки (tilt и twist) 0,1° и 1,3° соответственно, а также столбчатую структуру с поперечной и вертикальной корреляционными длинами 150 нм и 1000 нм. Определение корреляционных длин и плотностей дислокаций по рентгенограммам выполнено с использованием двух независимых методов оценки, которые обсуждаются подробно. Показано также, что трёхосная рентгеновская дифрактометрия является высокопригодным методом для разделения различных типов структурных дефектов, таких как краевые и винтовые дислокации, приводящие к характерному уширению симметричных и асимметричных Брагговских отражений. Корреляционные длины и плотности дислокаций дополнительно получены с помощью исследований в просвечивающем электронном микроскопе и хорошо согласуются с результатами рентгеновской дифракции.