硅衬底上镁掺杂氮化镓薄膜的位错弯曲与应力演变

摘要： 采用镁（Mg）进行P型掺杂对于实现包含大量位错的异质外延薄膜的各类III族氮化物电子和光电器件至关重要。我们通过原位曲率测量和离位透射电子显微镜研究了GaN薄膜生长过程中Mg掺入对位错和应力演变的影响，完整揭示了掺杂原子尺寸效应、位错弯曲与极性反转三者间的相互作用机制。Mg促进位错弯曲，进而在掺镁GaN薄膜中产生拉应力，因此仅当位错密度低于5×10^9 cm^-2时才能清晰观测到掺杂原子尺寸差异效应预期的压应力。当掺杂浓度超过10^19 cm^-3时出现的极性反转与螺位错密度的急剧下降相关联。我们建立了动力学应力演变模型以捕捉位错弯曲和尺寸差异效应，并实现了模型计算弯曲角与透射电镜图像测量结果的匹配。