We investigated the atomic position and the chemical state of an active Sn dopant for Sn-doped β-Ga2O3(001) using x-ray absorption near the edge structure (XANES) and hard x-ray photoelectron spectroscopy. We found that the Sn dopant had only one chemical state, which was a Sn4+ oxidation state. The bond length around the Sn dopant atom became longer due to the relaxation effect after the Sn dopant insertion. Comparison of the experimental and simulated XANES spectra showed that the octahedral Ga substitutional site in the β-Ga2O3(001) is an active Sn dopant site.
REFERENCES
1.
S. J.
Pearton
,
J.
Yang
,
P. H.
Cary
,
F.
Ren
,
J.
Kim
,
M. J.
Tadjer
, and
M. A.
Mastro
, Appl. Phys. Rev.
5
, 011301
(2018
).2.
J.
Zhang
,
J.
Shi
,
D.-C.
Qi
,
L.
Chen
, and
K. H.
Zhang
, APL Mater.
8
, 020906
(2020
).3.
D.
Guo
,
Q.
Guo
,
Z.
Chen
,
Z.
Wu
,
P.
Li
, and
W.
Tang
, Mater. Today Phys.
11
, 100157
(2019
).4.
H.
Dong
,
H.
Xue
,
Q.
He
,
Y.
Qin
,
G.
Jian
,
S.
Long
, and
M.
Liu
, J. Semicond.
40
, 011802
(2019
).5.
A.
Kuramata
,
K.
Koshi
,
S.
Watanabe
,
Y.
Yamaoka
,
T.
Masui
, and
S.
Yamakoshi
, Jpn. J. Appl. Phys., Part 1
55
, 1202A2
(2016
).6.
N. S.
Jamwal
and
A.
Kiani
, Nanomaterials
12
, 2061
(2022
).7.
N.
Liu
,
H.
Lin
,
W.
Zhang
, and
J.
Ye
, Mater. Sci. Semicond. Process.
168
, 107858
(2023
).8.
X.
Chen
,
F.
Ren
,
S.
Gu
, and
J.
Ye
, Photonics Res.
7
, 381
(2019
).9.
K. D.
Chabak
,
K. D.
Leedy
,
A. J.
Green
,
S.
Mou
,
A. T.
Neal
,
T.
Asel
,
E. R.
Heller
,
N. S.
Hendricks
,
K.
Liddy
,
A.
Crespo
,
N. C.
Miller
,
M. T.
Lindquist
,
N. A.
Moser
,
R. C.
Fitch
,
D. E.
Walker
,
D. L.
Dorsey
, and
G. H.
Jessen
, Semicond. Sci. Technol.
35
, 013002
(2019
).10.
S.
Müller
,
H.
von Wenckstern
,
D.
Splith
,
F.
Schmidt
, and
M.
Grundmann
, Phys. Status Solidi A
211
, 34
(2013
).11.
S. C.
Siah
,
R. E.
Brandt
,
K.
Lim
,
L. T.
Schelhas
,
R.
Jaramillo
,
M. D.
Heinemann
,
D.
Chua
,
J.
Wright
,
J. D.
Perkins
,
C. U.
Segre
,
R. G.
Gordon
,
M. F.
Toney
, and
T.
Buonassisi
, Appl. Phys. Lett.
107
, 252103
(2015
).12.
H.
Arima-Osonoi
,
K.
Yamazaki
,
R.
Simura
,
T.
Sugawara
,
K.
Yubuta
,
K.
Sugiyama
, and
A.
Yoshiasa
, J. Cryst. Growth
570
, 126223
(2021
).13.
M.
Higashiwaki
,
K.
Sasaki
,
A.
Kuramata
,
T.
Masui
, and
S.
Yamakoshi
, Phys. Status Solidi A
211
, 21
(2013
).14.
M.
Baldini
,
M.
Albrecht
,
A.
Fiedler
,
K.
Irmscher
,
R.
Schewski
, and
G.
Wagner
, ECS J. Solid State Sci. Technol.
6
, Q3040
(2017
).15.
S.
Ohira
,
N.
Suzuki
,
N.
Arai
,
M.
Tanaka
,
T.
Sugawara
,
K.
Nakajima
, and
T.
Shishido
, Thin Solid Films
516
, 5763
(2008
).16.
C.-C.
Wang
,
B.-C.
Lee
,
F.-S.
Shieu
, and
H. C.
Shih
, Chem. Phys. Lett.
753
, 137624
(2020
).17.
M. J.
Tadjer
,
J. A.
Freitas
,
J. C.
Culbertson
,
M. H.
Weber
,
E. R.
Glaser
,
A. L.
Mock
,
N. A.
Mahadik
,
K.
Schmieder
,
E.
Jackson
,
J. C.
Gallagher
,
B. N.
Feigelson
, and
A.
Kuramata
, J. Phys. D
53
, 504002
(2020
).18.
M.
Higashiwaki
,
A.
Kuramata
,
H.
Murakami
, and
Y.
Kumagai
, J. Phys. D
50
, 333002
(2017
).19.
M.
Kobata
,
T.
Okane
,
K.
Nakajima
,
E.
Suzuki
,
K.
Ohwada
,
K.
Kobayashi
,
H.
Yamagami
, and
M.
Osaka
, J. Nucl. Mater.
498
, 387
(2018
).20.
T.
Suzuki
,
T.
Ogata
,
M.
Tanaka
,
T.
Kobayashi
,
H.
Shiwaku
,
T.
Yaita
, and
H.
Narita
, Anal. Sci.
35
, 1353
(2019
).21.
M.
Simonnet
,
T.
Kobayashi
,
K.
Shimojo
,
K.
Yokoyama
, and
T.
Yaita
, Inorg. Chem.
60
, 13409
(2021
).22.
T.
Shobu
,
K.
Tozawa
,
H.
Shiwaku
,
H.
Konishi
,
T.
Inami
,
T.
Harami
, and
J.
Mizuki
, AIP Conf. Proc.
879
, 902
(2007
).23.
C.
Kalha
,
N. K.
Fernando
,
P.
Bhatt
,
F. O.
Johansson
,
A.
Lindblad
,
H.
Rensmo
,
L. Z.
Medina
,
R.
Lindblad
,
S.
Siol
,
L. P.
Jeurgens
,
C.
Cancellieri
,
K.
Rossnagel
,
K.
Medjanik
,
G.
Schönhense
,
M.
Simon
,
A. X.
Gray
,
S.
Nemšák
,
P.
Lömker
,
C.
Schlueter
, and
A.
Regoutz
, J. Phys.: Condens. Matter
33
, 233001
(2021
).24.
J.
Tang
and
Y.
Yamashita
, ACS Appl. Electron. Mater.
3
, 4618
(2021
).25.
Y.
Tsai
,
J.
Tang
, and
Y.
Yamashita
, ACS Appl. Electron. Mater.
5
, 3843
(2023
).26.
I.
Alperovich
,
D.
Moonshiram
,
A.
Soldatov
, and
Y.
Pushkar
, Solid State Commun.
152
, 1880
(2012
).27.
M.
Roy
and
S. J.
Gurman
, J. Synchrotron Rad.
8
, 1095
(2001
).28.
E.
Bosman
and
J.
Thieme
, J. Phys.: Conf. Ser.
186
, 012004
(2009
).29.
K.
Nakanishi
and
T.
Ohta
, J. Phys.: Condens. Matter
21
, 104214
(2009
).30.
J. J.
Rehr
,
J. J.
Kas
,
F. D.
Vila
,
M. P.
Prange
, and
K.
Jorissen
, Phys. Chem. Chem. Phys.
12
, 5503
(2010
).31.
V.
Jain
,
M. C.
Biesinger
, and
M. R.
Linford
, Appl. Surf. Sci.
447
, 548
(2018
).32.
J.
Végh
, J. Electron Spectrosc. Relat. Phenom.
151
, 159
(2006
).33.
J. E.
Castle
and
A. M.
Salvi
, J. Vac. Sci. Technol., A
19
, 1170
(2001
).34.
35.
1 E.
Pehlke
and
M.
Scheffler
, Phys. Rev. Lett.
71
, 2338
(1993
).36.
A. X.
Gray
,
C.
Papp
,
S.
Ueda
,
B.
Balke
,
Y.
Yamashita
,
L.
Plucinski
,
J.
Minár
,
J.
Braun
,
E. R.
Ylvisaker
,
C. M.
Schneider
,
W. E.
Pickett
,
H.
Ebert
,
K.
Kobayashi
, and
C. S.
Fadley
, Nat. Mater.
10
, 759
(2011
).37.
A. J.
Berry
,
H. St. C.
O'Neill
,
K. D.
Jayasuriya
,
S. J.
Campbell
, and
G. J.
Foran
, Am. Miner.
88
, 967
(2003
).38.
S. T.
Barlow
,
D. J.
Bailey
,
A. J.
Fisher
,
M. C.
Stennett
,
C.
Gausse
,
H.
Ding
,
V. A.
Krasnov
,
S. Y.
Sayenko
,
N. C.
Hyatt
, and
C. L.
Corkhill
, npj Mater. Degrad.
4
, 3
(2020
).39.
B.
Kosog
,
H. S.
La Pierre
,
M. A.
Denecke
,
F. W.
Heinemann
, and
K.
Meyer
, Inorg. Chem.
51
, 7940
(2012
).40.
L.
Qiao
,
H. Y.
Xiao
,
S. M.
Heald
,
M. E.
Bowden
,
T.
Varga
,
G. J.
Exarhos
,
M. D.
Biegalski
,
I. N.
Ivanov
,
W. J.
Weber
,
T. C.
Droubay
, and
S. A.
Chambers
, J. Mater. Chem. C
1
, 4527
(2013
).41.
B.
Ravel
and
M.
Newville
, J. Synchrotron Radiat.
12
, 537
(2005
).42.
B.
Ravel
and
M.
Newville
, Phys. Scr.
2005
, 1007
.43.
R. B.
King
, Encyclopedia of Inorganic Chemistry
, 2nd ed. (
Wiley
,
New York
, 2005
), Vol.
10
, p. 6696
.44.
J. B.
Varley
,
J. R.
Weber
,
A.
Janotti
, and
C. G.
Van de Walle
, Appl. Phys. Lett.
97
, 142106
(2010
).© 2024 Author(s). Published under an exclusive license by AIP Publishing.
2024
Author(s)
You do not currently have access to this content.
