A methodology for the determination of the subsurface line direction of dislocations using scanning tunneling microscopy (STM) images is presented. The depth of the dislocation core is derived from an analysis of the displacement field measured by STM. The methodology is illustrated for dislocations at GaN(101¯0) cleavage surfaces. It is found that the dislocation line bends toward the surface, changing from predominantly edge-type to more screw-type character, when approaching the intersection point. Simultaneously, the total displacement detectable at the surface increases due to a preferred relaxation towards the surface.

1.
H.
Alexander
,
Dislocations in Solids
(
North Holland
,
Amsterdam
,
1986
), p.
113
.
2.
H.
Morkoç
,
Nitride Semiconductor Devices: Fundamentals and Applications
(
John Wiley & Sons
,
2013
).
3.
J.
Elsner
,
R.
Jones
,
P. K.
Sitch
,
V. D.
Porezag
,
M.
Elstner
,
T.
Frauenheim
,
M. I.
Heggie
,
S.
Öberg
, and
P. R.
Briddon
,
Phys. Rev. Lett.
79
,
3672
(
1997
).
4.
Y.
Xin
,
S. J.
Pennycook
,
N. D.
Browning
,
P. D.
Nellist
,
S.
Sivananthan
,
F.
Omnes
,
B.
Beaumont
,
J. P.
Faurie
, and
P.
Gibart
,
Appl. Phys. Lett.
72
,
2680
(
1998
).
5.
A. F.
Wright
and
U.
Grossner
,
Appl. Phys. Lett.
73
,
2751
(
1998
).
6.
A. T.
Blumenau
,
J.
Elsner
,
R.
Jones
,
M. I.
Heggie
,
S.
Öberg
,
T.
Frauenheim
, and
P. R.
Briddon
,
J. Phys.: Condens. Matter
12
,
10223
(
2000
).
7.
J. E.
Northrup
,
Phys. Rev. B
66
,
045204
(
2002
).
8.
L.
Lymperakis
,
J.
Neugebauer
,
M.
Albrecht
,
T.
Remmele
, and
H. P.
Strunk
,
Phys. Rev. Lett.
93
,
196401
(
2004
).
9.
I.
Belabbas
,
J.
Chen
,
P.
Komninou
, and
G.
Nouet
,
Comput. Mater. Sci.
79
,
118
(
2013
).
10.
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
).
11.
D.
Cherns
and
C. G.
Jiao
,
Phys. Rev. Lett.
87
,
205504
(
2001
).
12.
G.
Koley
and
M. G.
Spencer
,
Appl. Phys. Lett.
78
,
2873
(
2001
).
14.
J. W. P.
Hsu
,
H. M.
Ng
,
A. M.
Sergent
, and
S. N. G.
Chu
,
Appl. Phys. Lett.
81
,
3579
(
2002
).
15.
Ph.
Ebert
,
C.
Domke
, and
K.
Urban
,
Appl. Phys. Lett.
78
,
480
(
2001
).
16.
A.
Hinoki
,
J.
Kikawa
,
T.
Yamada
,
T.
Tsuchiya
,
S.
Kamiya
,
M.
Kurouchi
,
K.
Kosaka
,
T.
Araki
,
A.
Suzuki
, and
Y.
Nanishi
,
Appl. Phys. Express
1
,
011103
(
2008
).
17.
Ph.
Ebert
,
L.
Ivanova
,
S.
Borisova
,
H.
Eisele
,
A.
Laubsch
, and
M.
Dähne
,
Appl. Phys. Lett.
94
,
062104
(
2009
).
18.
P.
Gibart
,
Rep. Prog. Phys.
67
,
667
(
2004
).
19.
P.
Vennéguès
,
B.
Beaumont
,
V.
Bousquet
,
M.
Vaille
, and
P.
Gibart
,
J. Appl. Phys.
87
,
4175
(
2000
).
20.
K.
Hiramatsu
,
K.
Nishiyama
,
M.
Onishi
,
H.
Mizutani
,
M.
Narukawa
,
A.
Motogaito
,
H.
Miyake
,
Y.
Iyechika
, and
T.
Maeda
,
J. Cryst. Growth
221
,
316
(
2000
).
21.
A.
Sakai
,
H.
Sunakawa
, and
A.
Usui
,
Appl. Phys. Lett.
73
,
481
(
1998
).
22.
O.
Contreras
,
F.
Ponce
,
J.
Christen
,
A.
Dadgar
, and
A.
Krost
,
Appl. Phys. Lett.
81
,
4712
(
2002
).
23.
A. E.
Romanov
,
P.
Fini
, and
J. S.
Speck
,
J. Appl. Phys.
93
,
106
(
2003
).
24.
S.
Gradeçak
,
P.
Stadelmann
,
V.
Wagner
, and
M.
Ilegems
,
Appl. Phys. Lett.
85
,
4648
(
2004
).
25.
R.
Datta
and
C. J.
Humphreys
,
Phys. Status Solidi C
3
,
1750
(
2006
).
26.
J. K.
Farrer
and
C. B.
Carter
,
J. Mater. Sci.
41
,
779
(
2006
).
27.
K.
Shiojima
,
J. Vac. Sci. Technol., B
18
,
37
(
2000
).
28.
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
).
29.
A. R.
Smith
,
V.
Ramachandran
,
R. M.
Feenstra
,
D. W.
Greve
,
M.-S.
Shin
,
M.
Skowronski
,
J.
Neugebauer
, and
J. E.
Northrup
,
J. Vac. Sci. Technol., A
16
,
1641
(
1998
).
30.
P. H.
Weidlich
,
M.
Schnedler
,
H.
Eisele
,
R.
Dunin-Borkowski
, and
Ph.
Ebert
,
Appl. Phys. Lett.
103
,
142105
(
2013
).
31.
G.
Cox
,
D.
Szynka
,
U.
Poppe
,
K. H.
Graf
,
K.
Urban
,
C.
Kisielowski-Kemmerich
,
J.
Krüger
, and
H.
Alexander
,
Phys. Rev. Lett.
64
,
2402
(
1990
).
32.
G.
Cox
,
D.
Szynka
,
U.
Poppe
,
K. H.
Graf
,
K.
Urban
,
C.
Kisielowski-Kemmerich
,
J.
Krüger
, and
H.
Alexander
,
Phys. Rev. Lett.
65
,
387
(
1990
).
33.
G.
Cox
,
Ph.
Ebert
,
U.
Poppe
,
M.
Simon
, and
K.
Urban
,
Ultramicroscopy
42–44
,
776
(
1992
).
34.
G.
Springholz
,
G.
Bauer
, and
V.
Holy
,
Phys. Rev. B
54
,
4500
(
1996
).
35.
G.
Springholz
,
Appl. Surf. Sci.
112
,
12
(
1997
).
36.
J. G.
Belk
,
D. W.
Pashley
,
B. A.
Joyce
, and
T. S.
Jones
,
Phys. Rev. B
58
,
16194
(
1998
).
37.
J.
Christiansen
,
K.
Morgenstern
,
J.
Schiøtz
,
K. W.
Jacobsen
,
K.-F.
Braun
,
K.-H.
Rieder
,
E.
Lægsgaard
, and
F.
Besenbacher
,
Phys. Rev. Lett.
88
,
206106
(
2002
).
38.
J.
Engbæk
,
J.
Schiøtz
,
B.
Dahl-Madsen
, and
S.
Horch
,
Phys. Rev. B
74
,
195434
(
2006
).
39.
L.
Ivanova
,
S.
Borisova
,
H.
Eisele
,
M.
Dähne
,
A.
Laubsch
, and
Ph.
Ebert
,
Appl. Phys. Lett.
93
,
192110
(
2008
).
40.
M.
Bertelli
,
P.
Löptien
,
M.
Wenderoth
,
A.
Rizzi
,
R. G.
Ulbrich
,
M. C.
Righi
,
A.
Ferretti
,
L.
Martin-Samos
,
C. M.
Bertoni
, and
A.
Catellani
,
Phys. Rev. B
80
,
115324
(
2009
).
41.
B.
Siemens
,
C.
Domke
,
Ph.
Ebert
, and
K.
Urban
,
Phys. Rev. B
56
,
12321
(
1997
).
42.
L.
Lymperakis
,
P. H.
Weidlich
,
H.
Eisele
,
M.
Schnedler
,
J.-P.
Nys
,
B.
Grandidier
,
D.
Stievenard
,
R. E.
Dunin-Borkowski
,
J.
Neugebauer
, and
Ph.
Ebert
,
Appl. Phys. Lett.
103
,
152101
(
2013
).
43.
J. A.
Stroscio
,
R. M.
Feenstra
, and
A. P.
Fein
,
Phys. Rev. Lett.
58
,
1668
(
1987
).
44.
45.
Ph.
Ebert
,
Curr. Opinion Solid State Mater. Sci.
5
,
211
(
2001
).
46.
Ph.
Ebert
and
K.
Urban
,
Ultramicroscopy
49
,
344
(
1993
).
47.
Ph.
Ebert
,
M.
Heinrich
,
M.
Simon
,
K.
Urban
, and
M. G.
Lagally
,
Phys. Rev. B
51
,
9696
(
1995
).
48.
Ph.
Ebert
,
M.
Heinrich
,
M.
Simon
,
C.
Domke
,
K.
Urban
,
C.
Shih
,
M.
Webb
, and
M.
Lagally
,
Phys. Rev. B
53
,
4580
(
1996
).
49.
N. D.
Jäger
,
K.
Urban
,
E. R.
Weber
, and
Ph.
Ebert
,
Appl. Phys. Lett.
82
,
2700
(
2003
).
50.
Ph.
Ebert
,
T.
Zhang
,
F.
Kluge
,
M.
Simon
,
Z.
Zhang
, and
K.
Urban
,
Phys. Rev. Lett.
83
,
757
(
1999
).
51.
S.
Landrock
,
Y.
Jiang
,
K. H.
Wu
,
E. G.
Wang
,
K.
Urban
, and
Ph.
Ebert
,
Appl. Phys. Lett.
95
,
072107
(
2009
).
52.
A.
Samsavar
,
E. S.
Hirschorn
,
T.
Miller
,
F. M.
Leibsle
,
J. A.
Eades
, and
T.-C.
Chiang
,
Phys. Rev. Lett.
65
,
1607
(
1990
).
53.
J.
Wolf
and
H.
Ibach
,
Appl. Phys. A
52
,
218
(
1991
).
54.
S.
Vézian
,
J.
Massies
,
F.
Semond
,
N.
Grandjean
, and
P.
Vennéguès
,
Phys. Rev. B
61
,
7618
(
2000
).
55.
F.
Nabarro
,
Theory of Crystal Dislocations
(
Clarendon Press
,
Oxford
,
1967
).
56.
A.
Kelly
and
K.
Knowles
,
Crystallography and Crystal Defects
, 2nd ed. (
Wiley
,
Cambridge
,
2012
), p.
255/256
.
57.
D.
Hull
and
D. J.
Bacon
,
Introduction to Dislocations
, 5th ed. (
Elsevier
,
2011
).
58.
W. T.
Read
,
Dislocations in Crystals
(
McGraw-Hill
,
New York, Toronto, London
,
1953
), pp.
116
117
.
59.
G. I.
Taylor
,
Proc. R. Soc. London, Ser. A
145
,
362
(
1934
).
60.
J.
Burgers
,
Proc. K. Ned. Akad. Wet.
42
,
293
(
1939
).
61.
J. S.
Koehler
,
Phys. Rev.
60
,
397
(
1941
).
63.
P.
Anongba
,
Phys. Status Solidi B
190
,
135
(
1995
).
64.
M.
Schnedler
,
P. H.
Weidlich
,
V.
Portz
,
D.
Weber
,
R. E.
Dunin-Borkowski
, and
Ph.
Ebert
,
Ultramicroscopy
136
,
86
(
2014
).
65.
E.
Feltin
,
B.
Beaumont
,
P.
Vennéguès
,
M.
Vaille
,
P.
Gibart
,
T.
Riemann
,
J.
Christen
,
L.
Dobos
, and
B.
Pécz
,
J. Appl. Phys.
93
,
182
(
2003
).
You do not currently have access to this content.