一种发现GaN缺陷的新方法

大阪大学的研究人员报道了一种用于评估GaN晶体质量的无损方法。他们的发现发表在《应用物理快报》上

GaN开关电源器件具有许多优势，包括高频，高功率，低导通电阻和高击穿电压。为了利用这些特性，GaN晶体的缺陷密度必须很低。

穿透位错（TDs）是由从衬底扩展到外延层的一种晶体缺陷。这些TDs通常是漏电流路径。

可以用Burgers矢量对TDs进行分类。可以使用多种方法来分析GaN并确定TDs的Burgers矢量。但是，大多数方法都具有相关的局限性，例如涉及样品制备或有限的分析区域，同时这些技术还可能需要破坏性的样品制备，因此测试的样品无法重复使用。

因此，研究人员使用多光子激发光致发光（MPPL）来评估GaN。MPPL是一种激发激光深入样品内部的无损检测技术。因此，它是理想的三维（3D）评估晶体缺陷的方法。

“我们通过分析局部光致发光特性和3D缺陷结构，使用MPPL对GaN晶体中的缺陷进行了深入研究。”研究第一作者Mayuko Tsukakoshi解释说, “考虑到我们的发现以及腐蚀坑法的观察，然后就可以对TDs进行统计分类了。”

“能够将MPPL测试与GaN晶体的质量联系起来，为无损，高通量衬底评估提供了一个极好的工具。”研究作者Tanikawauki Tanikawa说, “我们相信我们的发现将有助于轻松地识别影响可靠性的缺陷，并提高产量，从而为GaN器件提供更有效的途径。”

上图：从暗线的对比度差异和c轴的倾斜角度分布图（左）可以看出TDs具有三种类型的属性。从倾斜角度和在倾斜的平面内方向上的分布（右），根据混合TDs的Burgers矢量的平面对称性，该分布具有六重对称性。发现混合的TDs以大的倾斜角延伸通过GaN。另外，光致发光信号的对比表明，螺位错具有更强的非辐射特性。

参考文献

'Identification of Burgers vectors of threading dislocations in free-standing GaN substrates via multiphoton-excitation photoluminescence mapping' by Mayuko Tsukakoshi et al; Applied Physics Express, Volume 14, Number 5 (2021)