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.

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.
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.
D.
Hull
and
D. J.
Bacon
,
Introduction to Dislocations
(
Elsevier Ltd.
,
2001
).
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
).

Supplementary Material

You do not currently have access to this content.