Nanometric inclusions filled with nitrogen, located adjacent to FenN (n = 3 or 4) nanocrystals within (Ga,Fe)N layers, are identified and characterized using scanning transmission electron microscopy (STEM) and electron energy-loss spectroscopy (EELS). High-resolution STEM images reveal a truncation of the Fe-N nanocrystals at their boundaries with the nitrogen-containing inclusions. A controlled electron beam hole drilling experiment is used to release nitrogen gas from an inclusion in situ in the electron microscope. The density of nitrogen in an individual inclusion is measured to be 1.4 ± 0.3 g/cm3. These observations provide an explanation for the location of surplus nitrogen in the (Ga,Fe)N layers, which is liberated by the nucleation of FenN (n > 1) nanocrystals during growth.
REFERENCES
1.
A.
Bonanni
and T.
Dietl
, Chem. Soc. Rev.
39
, 528
(2010
).2.
K.
Sato
, L.
Bergqvist
, J.
Kudrnovský
, P. H.
Dederichs
, O.
Eriksson
, I.
Turek
, B.
Sanyal
, G.
Bouzerar
, H.
Katayama-Yoshida
, V. A.
Dinh
, T.
Fukushima
, H.
Kizaki
, and R.
Zeller
, Rev. Mod. Phys.
82
, 1633
(2010
).3.
N.
Gonzalez Szwacki
, J. A.
Majewski
, and T.
Dietl
, Phys. Rev. B
83
, 184417
(2011
).4.
A.
Navarro-Quezada
, T.
Devillers
, T.
Li
, and A.
Bonanni
, Appl. Phys. Lett.
101
, 081911
(2012
).5.
A.
Bonanni
, A.
Navarro-Quezada
, T.
Li
, M.
Wegscheider
, Z.
Matej
, V.
Holy
, R. T.
Lechner
, G.
Bauer
, M.
Rovezzi
, F.
D'Acapito
, M.
Kiecana
, M.
Sawicki
, and T.
Dietl
, Phys. Rev. Lett.
101
, 135502
(2008
).6.
A.
Navarro-Quezada
, N.
Gonzalez Szwacki
, W.
Stefanowicz
, T.
Li
, A.
Grois
, T.
Devillers
, M.
Rovezzi
, R.
Jakieła
, B.
Faina
, J. A.
Majewski
, M.
Sawicki
, T.
Dietl
, and A.
Bonanni
, Phys. Rev. B
84
, 155321
(2011
).7.
I. A.
Kowalik
, A.
Persson
, M. A.
Nino
, A.
Navarro-Quezada
, B.
Faina
, A.
Bonanni
, T.
Dietl
, and D.
Arvanitis
, Phys. Rev. B
85
, 184411
(2012
).8.
M.
Birowska
, C.
Śliwa
, J. A.
Majewski
, and T.
Dietl
, Phys. Rev. Lett.
108
, 237203
(2012
).9.
J.
De Boeck
, R.
Oesterholt
, A.
Van Esch
, H.
Bender
, C.
Bruynseraede
, C.
Van Hoof
, and G.
Borghs
, Appl. Phys. Lett.
68
, 2744
(1996
).10.
M.
Moreno
, A.
Trampert
, B.
Jenichen
, L.
Däweritz
, and K. H.
Ploog
, J. Appl. Phys.
92
, 4672
(2002
).11.
M.
Yokoyama
, H.
Yamaguchi
, T.
Ogawa
, and M.
Tanaka
, J. Appl. Phys.
97
, 10D317
(2005
).12.
J.
Sadowski
, J. Z.
Domagała
, R.
Mathieu
, A.
Kovács
, T.
Kasama
, R. E.
Dunin-Borkowski
, and T.
Dietl
, Phys. Rev. B
84
, 245306
(2011
).13.
S.
Hara
, M.
Lampalzer
, T.
Torunski
, K.
Volz
, W.
Treutmann
, and W.
Stolz
, J. Cryst. Growth
261
, 330
(2004
).14.
J. H.
Park
, M. G.
Kim
, H. M.
Jang
, S.
Ryu
, and Y. M.
Kim
, Appl. Phys. Lett.
84
, 1338
(2004
).15.
R.
Lardé
, E.
Talbot
, P.
Pareige
, H.
Bieber
, G.
Schmerber
, S.
Colis
, V.
Pierron-Bohnes
, and A.
Dinia
, J. Am. Chem. Soc.
133
, 1451
(2011
).16.
A.
Ney
, A.
Kovács
, V.
Ney
, S.
Ye
, K.
Ollefs
, T.
Kammermeier
, F.
Wilhelm
, A.
Rogalev
, and R. E.
Dunin-Borkowski
, New J. Phys.
13
, 103001
(2011
).17.
T.
Dietl
, Nat. Mater.
9
, 965
(2010
).18.
J. M. D.
Coey
, K.
Wongsaprom
, J.
Alaria
, and M.
Venkatesan
, J. Phys. D: Appl. Phys.
41
, 134012
(2008
).19.
Y.
Yamada
, K.
Ueno
, T.
Fukumura
, H. T.
Yuan
, H.
Shimotani
, Y.
Iwasa
, L.
Gu
, S.
Tsukimoto
, Y.
Ikuhara
, and M.
Kawasaki
, Science
332
, 1065
(2011
).20.
W.
Heimbrodt
, P. J.
Klar
, S.
Ye
, M.
Lampalzer
, C.
Michel
, S. D.
Baranovskii
, P.
Thomas
, and W.
Stolz
, J. Supercond.
18
, 315
(2005
).21.
R.
Akiyama
, S.
Ohya
, P. N.
Hai
, and M.
Tanaka
, J. Appl. Phys.
111
, 063716
(2012
).22.
H.
Katayama-Yoshida
, K.
Sato
, T.
Fukushima
, M.
Toyoda
, H.
Kizaki
, V. A.
Dinh
, and P. H.
Dederichs
, Phys. Status Solidi A
204
, 15
(2007
).23.
T.
Dietl
, J. Appl. Phys.
103
, 07D111
(2008
).24.
A.
Navarro-Quezada
, W.
Stefanowicz
, T.
Li
, B.
Faina
, M.
Rovezzi
, R. T.
Lechner
, T.
Devillers
, F.
d'Acapito
, G.
Bauer
, M.
Sawicki
, T.
Dietl
, and A.
Bonanni
, Phys. Rev. B
81
, 205206
(2010
).25.
M. S.
Moreno
, S.
Lazar
, H. W.
Zandbergen
, and R. F.
Egerton
, Phys. Rev. B
73
, 073308
(2006
).26.
Z.
Yu
, D. A.
Muller
, and J.
Silcox
, J. Appl. Phys.
95
, 3362
(2004
).27.
A.
Leineweber
, H.
Jacobs
, F.
Hüning
, H.
Lueken
, and W.
Kockelmann
, J. Alloys Compd.
316
, 21
(2001
).28.
K.
Sader
, B.
Schaffer
, G.
Vaughan
, R.
Brydson
, A.
Brown
, and A.
Bleloch
, Ultramicroscopy
110
, 998
(2010
).29.
J. R.
Jinschek
and S.
Helveg
, Micron
43
, 1156
(2012
).30.
D. B.
Williams
and C. B.
Carter
, Transmission Electron Microscopy: A Textbook for Materials Science
(Springer
, 2009
), pp. 64
–68
.31.
R. F.
Egerton
, Ultramicroscopy
127
, 100
(2013
).32.
A.
Ionascut-Nedelcescu
, C.
Carlone
, A.
Houdayer
, H. J.
von Bardeleben
, J.-L.
Cantin
, and S.
Raymond
, IEEE Trans. Nucl. Sci.
49
, 2733
(2002
).33.
See, for example,
M. D.
Fryzuk
and S. A.
Johnson
, Coord. Chem. Rev.
200–202
, 379
(2000
).34.
P.
Strak
and S.
Krukowski
, J. Chem. Phys.
126
, 194501
(2007
).35.
R. L.
Mills
, B.
Olinger
, and D. T.
Cromer
, J. Chem. Phys.
84
, 2837
(1986
).36.
T.
Matsubara
and K.
Shoda
, Jpn. J. Appl. Phys.
45
, 279
(2006
).37.
C. A.
Walsh
, J.
Yuan
, and L. M.
Brown
, Philos. Mag. A
80
, 1507
(2000
).© 2013 AIP Publishing LLC.
2013
AIP Publishing LLC
You do not currently have access to this content.
