Aberration-corrected scanning transmission electron microscopy was used to investigate the core structures of threading dislocations in plan-view geometry of GaN films with a range of Si-doping levels and dislocation densities ranging between (5 ± 1) × 108 and (10 ± 1) × 109 cm−2. All a-type (edge) dislocation core structures in all samples formed 5/7-atom ring core structures, whereas all (a + c)-type (mixed) dislocations formed either double 5/6-atom, dissociated 7/4/8/4/9-atom, or dissociated 7/4/8/4/8/4/9-atom core structures. This shows that Si-doping does not affect threading dislocation core structures in GaN. However, electron beam damage at 300 keV produces 4-atom ring structures for (a + c)-type cores in Si-doped GaN.
References
1.
S.
Nakamura
, Jpn. J. Appl. Phys., Part 2
30
, L1705
(1991
).2.
M. A.
Moram
, C. S.
Ghedia
, D. V. S.
Rao
, J. S.
Barnard
, Y.
Zhang
, M. J.
Kappers
, and C. J.
Humphreys
, J. Appl. Phys.
106
, 073513
(2009
).3.
M. F.
Schubert
, J.
Xu
, J. K.
Kim
, E. F.
Schubert
, M. H.
Kim
, S.
Yoon
, S. M.
Lee
, C.
Sone
, T.
Sakong
, and Y.
Park
, Appl. Phys. Lett.
93
, 041102
(2008
).4.
J. W. P.
Hsu
, M. J.
Manfra
, R. J.
Molnar
, B.
Heying
, and J. S.
Speck
, Appl. Phys. Lett.
81
, 79
(2002
).5.
D.
Cherns
and C. G.
Jiao
, Phys. Rev. Lett.
87
, 205504
(2001
).6.
G.
Koley
and M. G.
Spencer
, Appl. Phys. Lett.
78
, 2873
(2001
).7.
J.
Cai
and F. A.
Ponce
, Phys. Status Solidi A
192
, 407
(2002
).8.
D. C.
Look
and J. R.
Sizelove
, Phys. Rev. Lett.
82
, 1237
(1999
).9.
N. G.
Weinmann
, L. F.
Eastman
, D.
Doppalapudi
, H. M.
Ng
, and T. D.
Moustakas
, J. Appl. Phys.
83
, 3656
(1998
).10.
H. M.
Ng
, D.
Doppalapudi
, T. D.
Moustakas
, N. G.
Weinmann
, and L. F.
Eastman
, Appl. Phys. Lett.
73
, 821
(1998
).11.
M. A.
Moram
, M. J.
Kappers
, F.
Massabuau
, R. A.
Oliver
, and C. J.
Humphreys
, J. Appl. Phys.
109
, 073509
(2011
).12.
A.
Dadgar
, P.
Veit
, F.
Schulze
, J.
Bläsing
, A.
Krtschil
, H.
Witte
, A.
Diez
, T.
Hempel
, J.
Christen
, R.
Clos
, and A.
Krost
, Thin Solid Films
515
, 4356
(2007
).13.
A.
Dadgar
, J.
Bläsing
, A.
Diez
, and A.
Krost
, Appl. Phys. Express
4
, 011001
(2011
).14.
P.
Cantu
, F.
Wu
, P.
Waltereit
, S.
Keller
, A. E.
Romanov
, U. K.
Mishra
, S. P.
DenBaars
, and J. S.
Speck
, J. Appl. Phys.
97
, 103534
(2005
).15.
A. E.
Romanov
, G. E.
Beltz
, P.
Cantu
, F.
Wu
, S.
Keller
, S. P.
DenBaars
, and J. S.
Speck
, Appl. Phys. Lett.
89
, 161922
(2006
).16.
J. S.
Sánchez
, F. J.
Pacheco
, J. M.
Calleja
, M. A.
Sánchez-Garcia
, and E.
Calleja
, Appl. Phys. Lett.
78
, 4124
(2001
).17.
D. M.
Follstaedt
, S. R.
Lee
, A. A.
Allermn
, and J. A.
Floro
, J. Appl. Phys.
105
, 083507
(2009
).18.
J.
Xie
, S.
Mita
, L.
Hussey
, A.
Rice
, J.
Tweedie
, J.
LeBeau
, R.
Colllazo
, and Z.
Sitar
, Appl. Phys. Lett.
98
, 202101
(2011
).19.
J.
Xie
, S.
Mita
, L.
Hussey
, A.
Rice
, J.
Tweedie
, J.
LeBeau
, R.
Colllazo
, and Z.
Sitar
, Appl. Phys. Lett.
99
, 141916
(2011
).20.
K.
Forghani
, L.
Schade
, U. T.
Schwarz
, F.
Lipski
, O.
Klein
, U.
Kaiser
, and F.
Scholz
, J. Appl. Phys.
112
, 093102
(2012
).21.
L.
Lymperakis
, J.
Neugebauer
, M.
Albrecht
, T.
Remmele
, and H. P.
Strunk
, Phys. Rev. Lett.
93
, 196401
(2004
).22.
S. K.
Rhode
, M. K.
Horton
, M. J.
Kappers
, S.
Zhang
, C. J.
Humphreys
, R. O.
Dusane
, S.-L.
Sahonta
, and M. A.
Moram
, Phys. Rev. Lett.
111
, 025502
(2013
).23.
P.
Ruterana
, V.
Potin
, D.
Cherns
, W. T.
Young
, and J. W.
Steeds
, Material Research Society Symposia Proceedings
, 1998
, Vol. 482
, p. 459
.24.
Y.
Xin
, S. J.
Pennycook
, N. D.
Browning
, P. D.
Nellist
, S.
Sivananthan
, F.
Omnès
, B.
Beaumont
, J. P.
Faurie
, and P.
Gibart
, Appl. Phys. Lett.
72
, 2680
(1998
).25.
I.
Arslan
, A.
Bleloch
, E. A.
Stach
, and N. D.
Browning
, Phys. Rev. Lett.
94
, 025504
(2005
).26.
P. B.
Hirsh
, J. G.
Lozano
, S.
Rhode
, M. K.
Horton
, M. A.
Moram
, S.
Zhang
, M. J.
Kappers
, C. J.
Humphreys
, A.
Yasuhara
, E.
Okunishi
, and P. D.
Nellist
, Philos. Mag.
93
, 3925
(2013
).27.
H. P.
Lei
, R.
Ruterana
, G.
Nouet
, X. Y.
Jiang
, and J.
Chen
, Appl. Phys. Lett.
90
, 111901
(2007
).28.
J.
Kioseoglou
, Ph.
Komninou
, and Th.
Karakostas
, Phys. Status Solidi A
206
, 1931
(2009
).29.
J.
Kioseoglou
, Phys. Status Solidi A
210
, 204
(2013
).30.
A. F.
Wright
and U.
Grossner
, Appl. Phys. Lett.
73
, 2751
(1998
).31.
K.
Leung
, A. F.
Wright
, and E. B.
Stechel
, Appl. Phys. Lett.
74
, 2495
(1999
).32.
Y.
Xin
, E. M.
James
, I.
Arslan
, S.
Sivananthan
, N. D.
Browning
, S. J.
Pennycook
, F.
Omnès
, B.
Beaumont
, J.-P.
Faurie
, and P.
Gibart
, Appl. Phys. Lett.
76
, 466
(2000
).33.
I.
Arslan
, A.
Bleloch
, E. A.
Stach
, S.
Ogut
, and N. D.
Browning
, Philos. Mag.
86
, 4727
(2006
).34.
P.
Vennéguès
, M.
Leroux
, S.
Dalmasso
, M.
Benaissa
, P.
De Mierry
, P.
Lorenzini
, B.
Damilano
, B.
Beaumont
, J.
Massies
, and P.
Gibart
, Phys. Rev. B
68
, 235214
(2003
).35.
See supplementary material at http://dx.doi.org/10.1063/1.4937457 for basic characterization of Si-doped films.
36.
J. G.
Lozano
, H.
Yang
, M. P.
Guerrero-Lebrero
, A. J.
D'Alfonso
, A.
Yasuhara
, E.
Okunishi
, S.
Zhang
, C. J.
Humphreys
, L. J.
Allen
, P. L.
Galindo
, P. B.
Hirsch
, and P. D.
Nellist
, Phys. Rev. Lett.
113
, 135503
(2014
).37.
H.
Yang
, J. G.
Lozano
, T. J.
Pennycook
, L.
Jones
, P. B.
Hirsch
, and P. D.
Nellist
, Nat. Commun.
6
, 7266
(2015
).38.
C. A.
Klein
, J. Appl. Phys.
88
, 5499
(2000
).39.
Sneha K.
Rhode
, M. K.
Horton
, S.-L.
Sahonta
, M. J.
Kappers
, S. J.
Haigh
, T. J.
Pennycook
, C.
McAleese
, C. J.
Humphreys
, R. O.
Dusane
, and M. A.
Moram
, “Dislocation core structures in (0001) InGaN
,” J. Appl. Phys.
(submitted).40.
N. F.
Fiore
and C. L.
Bauer
, Prog. Mater. Sci.
13
, 85
(1968
).41.
42.
K.
Maeda
, K.
Suzuki
, M.
Ichihara
, S.
Nishiguchi
, K.
Ono
, Y.
Mera
, and S.
Takeuchi
, Phys. B: Condens. Matter
273
, 134
(1999
).43.
A.
Béré
and A.
Serra
, Philos. Mag.
86
, 2159
(2006
).© 2015 AIP Publishing LLC.
2015
AIP Publishing LLC
You do not currently have access to this content.