GaN层中螺纹位错消除：锥形蓝宝石衬底的研究

"Threading Dislocation Annihilation in the GaN Layer on Cone Patterned Sapphire Substrate" 这篇研究论文专注于探讨在锥形蓝宝石衬底上生长的GaN层中的螺纹位错（Threading Dislocations）消除机制。GaN（氮化镓）是一种广泛应用于蓝光发光二极管（Blue Light-Emitting Diodes, LED）和其他半导体器件的宽禁带半导体材料。然而，GaN层中的螺纹位错是影响器件性能的主要因素，因为它们会增加晶格缺陷，降低光发射效率并加速器件老化。 文章中提到的研究采用高分辨率X射线衍射（High-Resolution X-ray Diffraction）、原子力显微镜（Atomic Force Microscopy）和透射电子显微镜（Transmission Electron Microscopy, TEM）对锥形图案化的蓝宝石衬底上生长的GaN外延层进行了微观结构分析。实验发现，源自平面区域的大部分位错在横向生长过程中沿着锥形区域的方向传播。这种位错传播方向的改变阻止了它们穿透 epitaxy 薄膜，从而导致螺纹位错密度大幅度减少。 位错消除（annihilation）是一个关键过程，它对于提高GaN基LED的性能至关重要。通过调整衬底的几何形状，如采用锥形图案，可以有效地控制位错的行为。这种策略使得位错在网络中相遇并消除，或者被引导至非活性区域，从而提高晶体质量。 透射电子显微镜的横截面分析揭示了这一现象的详细细节，展示了位错如何在不同区域之间交互并最终减少。此外，该研究可能对未来的GaN生长技术产生深远影响，为优化生长条件、开发新型衬底设计以及提高半导体器件性能提供了新的思路。 关键词：GaN，PSS（Patterned Sapphire Substrate，图案化蓝宝石衬底），MOCVD（Metal-Organic Chemical Vapor Deposition，金属有机化学气相沉积），TEM，位错消除 文章历史：2014年4月14日初稿提交，2014年6月12日修订版提交，2014年6月18日接受，2014年6月26日在线发布。