Carbon-doping is proposed to reduce the dislocation-mediated leakage currents in the GaN buffer layers. GaN:C grown by metalorganic vapor phase epitaxy using propane shows excellent quality up to [C] = 6.7 × 1018 cm−3. Locally probing dislocations by surface scanning potential microscopy reveal a transition from mostly neutral or weakly charged regions to dominantly negatively charged regions relative to the surrounding area at high doping levels. A relation between leakage currents and the relative dislocation charge state exists. Minimum leakage current is achieved if the dominant charge state of dislocation regions becomes negative against the surrounding.
References
1.
C. H.
Seager
, A. F.
Wright
, J.
Yu
, and W.
Goetz
, J. Appl. Phys.
92
, 6553
(2002
).2.
D. S.
Green
, U. K.
Mishra
, and J. S.
Speck
, J. Appl. Phys.
95
, 8456
(2004
).3.
C.
Poblenz
, P.
Waltereit
, S.
Rajan
, S.
Heikman
, U. K.
Mishra
, and J. S.
Speck
, J. Vac. Sci. Technol. B
22
, 1145
(2004
).4.
T.
Hino
, S.
Tomiya
, T.
Miyajima
, K.
Yanashima
, S.
Hashimoto
, and M.
Ikeda
, Appl. Phys. Lett.
76
, 3421
(2000
).5.
F. A.
Marino
, N.
Faralli
, T.
Palacios
, D. K.
Ferry
, S. M.
Goodnick
, and M.
Saraniti
, IEEE Trans. Electron Devices
57
, 353
(2010
).6.
H. M.
Ng
, D.
Doppalapudi
, T. D.
Moustakas
, N. G.
Weimann
, and L. F.
Eastman
, Appl. Phys. Lett.
73
, 821
(1998
).7.
T.
Sugahara
, H.
Sato
, M.
Hao
, Y.
Naoi
, S.
Tottori
, K.
Yamashita
, K.
Nishino
, L. T.
Romano
, and S.
Sakai
, Jpn. J. Appl. Phys., Part 2
37
, L398
(1998
).8.
J. W.
Hsu
, M. J.
Manfra
, R. J.
Molnar
, B.
Heying
, and J. S.
Speck
, Appl. Phys. Lett.
81
, 79
(2002
).9.
E. J.
Miller
, D. M.
Schaadt
, E. T.
Yu
, C.
Poblenz
, C.
Elsass
, and J. S.
Speck
, J. Appl. Phys.
91
, 9821
(2002
).10.
H.
Choi
, E. K.
Koh
, Y. M.
Cho
, J. J. D.
Byun
, and M.
Yoon
, Microelectron. J.
36
, 25
(2005
).11.
P. J.
Hansen
, Y. E.
Strausser
, A. N.
Erickson
, E. J.
Tarsa
, P.
Kozodoy
, E. G.
Brazel
, J. P.
Ibbetson
, U.
Mishra
, V.
Narayanamurti
, S. P.
DenBaars
, and J. S.
Speck
, Appl. Phys. Lett.
72
, 2247
(1998
).12.
A.
Krtschil
, A.
Dadgar
, and A.
Krost
, Appl. Phys. Lett.
82
, 2263
(2003
).13.
G.
Koley
and M. G.
Spencer
, Appl. Phys. Lett.
78
, 2873
(2001
).14.
A.
Lesnik
, M. P.
Hoffmann
, A.
Fariza
, J.
Bläsing
, H.
Witte
, P.
Veit
, F.
Hörich
, C.
Berger
, J.
Hennig
, A.
Dadgar
, and A.
Strittmatter
, “Properties of C-doped GaN,” Phys. Status Solidi B (submitted).15.
H.
Lahrèche
, P.
Vennéguès
, B.
Beaumont
, and P.
Gibart
, J. Cryst. Growth
205
, 245
(1999
).16.
V.
Ratnikov
, R.
Kyutt
, T.
Shubina
, T.
Paskova
, E.
Valcheva
, and B.
Monemar
, J. Appl. Phys.
88
, 6252
(2000
).17.
T.
Metzger
, R.
Höpler
, E.
Born
, O.
Ambacher
, M.
Stutzmann
, R.
Stömmer
, M.
Schuster
, H.
Göbel
, S.
Christiansen
, M.
Albrecht
, and H. P.
Strunk
, Philos. Mag. A
77
, 1013
(1998
).18.
A.
Krtschil
, A.
Dadgar
, and A.
Krost
, J. Cryst. Growth
248
, 542
(2003
).19.
B. J.
Rodriguez
, W.-C.
Yang
, R. J.
Nemanich
, and A.
Gruveman
, Appl. Phys. Lett.
86
, 112115
(2005
).20.
A.
Dadgar
, R.
Clos
, G.
Strassburger
, F.
Schulze
, P.
Veit
, T.
Hempel
, J.
Bläsing
, A.
Krtschil
, I.
Daumiller
, M.
Kunze
, A.
Kaluza
, A.
Modlich
, M.
Kamp
, A.
Diez
, J.
Christen
, and A.
Krost
, Adv. Solid State Phys.
44
, 313
(2004
).21.
M. A.
Moram
, M. J.
Kappers
, F.
Massabuau
, R. A.
Oliver
, and C. J.
Humphreys
, J. Appl. Phys.
109
, 073509
(2011
).22.
L.
Zhang
, Y.
Shao
, Y.
Wu
, X.
Hao
, X.
Chen
, S.
Qu
, and X.
Xu
, J. Alloys Compd.
504
, 186
(2010
).23.
L.
Lu
, Z. Y.
Gao
, B.
Shen
, F. J.
Xu
, S.
Huang
, Z. L.
Miao
, Y.
Hao
, Z. J.
Yang
, G. Y.
Zhang
, X. P.
Zhang
, J.
Xu
, and D. P.
Yu
, J. Appl. Phys.
104
, 123525
(2008
).24.
D.
Cherns
, C. G.
Jiao
, H.
Mokhtari
, J.
Cai
, and F. A.
Ponce
, Phys. Status Solidi B
234
, 924
(2002
).25.
G.
Verzellesi
, L.
Morassi
, G.
Meneghesso
, M.
Meneghini
, E.
Zanoni
, G.
Pozzovivo
, S.
Lavanga
, T.
Detzel
, O.
Häberlen
, and G.
Curatola
, IEEE Electron Device Lett.
35
(4
), 443
(2014
).26.
J. L.
Lyons
, A.
Janotti
, and C. G.
Van de Walle
, Appl. Phys. Lett.
97
, 152108
(2010
).27.
M. J.
Uren
, J.
Möreke
, and M.
Kuball
, IEEE Trans. Electron Devices
59
, 3327
(2012
).28.
M. J.
Uren
, M.
Caesar
, S.
Karboyan
, P.
Moens
, P.
Vanmeerbeek
, and M.
Kuball
, IEEE Electron Device Lett.
36
(8
), 826
(2015
).© 2016 Author(s).
2016
Author(s)
You do not currently have access to this content.