Threading dislocation core structures in c-plane GaN and InxGa1−xN (0.057 ≤ x ≤ 0.20) films were investigated by aberration-corrected scanning transmission electron microscopy. a-type dislocations are unaffected by alloying with indium and have a 5/7-atom ring core structure in both GaN and InxGa1−xN. In contrast, the dissociation lengths of (a + c)-type dislocations are reduced, and new 7/4/9-atom ring and 7/4/8/5-atom ring core structures were observed for the dissociated (a + c)-type dislocations in InxGa1−xN, which is associated with the segregation of indium near (a + c)-type and c-type dislocation cores in InxGa1−xN, consistent with predictions from atomistic Monte Carlo simulations.

1.
S.
Nakamura
,
Jpn. J. Appl. Phys., Part 2
30
,
L1705
(
1991
).
2.
J.
Wu
,
W.
Walukiewicz
,
K. M.
Yu
,
W.
Shan
,
J. W.
Ager
 III
,
E. E.
Haller
,
H.
Lu
,
W. J.
Schaff
,
W. K.
Metzger
, and
S.
Kurtz
,
J. Appl. Phys.
94
,
6477
(
2003
).
3.
Y.
Zhang
,
M. J.
Kappers
,
D.
Zhu
,
F.
Oehler
,
F.
Gao
, and
C. J.
Humphreys
,
Sol. Energy Mater. Sol. Cells
117
,
279
(
2013
).
4.
R.
Singh
,
D.
Doppalapudi
,
T.
Moustakas
, and
L.
Romano
,
Appl. Phys. Lett.
70
,
1089
(
1997
).
5.
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
).
6.
F. A.
Ponce
,
D.
Cherns
,
W. T.
Young
, and
J. W.
Steeds
,
Appl. Phys. Lett.
69
,
770
(
1996
).
7.
X. H.
Wu
,
C. R.
Elsass
,
A.
Abare
,
M.
Mack
,
S.
Keller
,
P. M.
Petroff
,
S. P.
DenBaars
,
J. S.
Speck
, and
S. J.
Rosner
,
Appl. Phys. Lett.
72
,
692
(
1998
).
8.
S.
Srinivasan
,
L.
Geng
,
R.
Liu
,
F. A.
Ponce
,
Y.
Narukawa
, and
S.
Tanaka
,
Appl. Phys. Lett.
83
,
5187
(
2003
).
9.
M.
Shiojiri
,
C. C.
Chuo
,
J. T.
Hsu
,
J. R.
Yang
, and
H.
Saijo
,
J. Appl. Phys.
99
,
073505
(
2006
).
10.
A. H.
Cottrell
,
Proc. Phys. Soc.
62
,
49
(
1949
).
11.
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
).
12.
C. J.
Fall
,
R.
Jones
,
P. R.
Briddon
,
A. T.
Blumenau
,
T.
Frauenheim
, and
M. I.
Heggie
,
Phys. Rev. B
65
,
245304
(
2002
).
13.
L.
Lymperakis
,
J.
Neugebauer
,
M.
Albrecht
,
T.
Remmele
, and
H. P.
Strunk
,
Phys. Rev. Lett.
93
,
196401
(
2004
).
14.
S. M.
Lee
,
M. A.
Belkhir
,
X. Y.
Zhu
,
Y. H.
Lee
,
Y. G.
Hwang
, and
T.
Frauenheim
,
Phys. Rev. B
61
,
16033
(
2000
).
15.
S. J.
Henleya
and
D.
Cherns
,
J. Appl. Phys.
93
,
3934
(
2003
).
16.
J. W. P.
Hsu
,
M. J.
Manfra
,
R. J.
Molnar
,
B.
Heying
, and
J. S.
Speck
,
Appl. Phys. Lett.
81
,
79
(
2002
).
17.
J.
Chen
,
P.
Ruterana
, and
G.
Nouet
,
Mater. Sci. Eng. B
82
,
117
(
2001
).
18.
A.
Béré
and
A.
Serra
,
Phys. Rev. B
65
,
205323
(
2002
).
19.
J.
Kioseoglou
,
Ph.
Komninou
, and
Th.
Karakostas
,
Phys. Status Solidi A
206
,
1931
(
2009
).
20.
H. P.
Lei
,
R.
Ruterana
,
G.
Nouet
,
X. Y.
Jiang
, and
J.
Chen
,
Appl. Phys. Lett.
90
,
111901
(
2007
).
21.
J.
Kioseoglou
,
Phys. Status Solidi A
210
,
204
(
2013
).
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. B.
Hirsch
,
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
).
24.
F. C.-P.
Massabuau
,
L.
Trinh-Xuan
,
D.
Lodié
,
E. J.
Thrush
,
D.
Zhu
,
F.
Oehler
,
T.
Zhu
,
M. J.
Kappers
,
C. J.
Humphreys
, and
R. A.
Oliver
,
J. Appl. Phys.
113
,
073505
(
2013
).
25.
S. L.
Rhode
,
W. Y.
Fu
,
M. A.
Moram
,
F. C.-P.
Massabuau
,
M. J.
Kappers
,
C.
McAleese
,
F.
Oehler
,
C. J.
Humphreys
,
R. O.
Dusane
,
S.
, and
L.
Sahonta
,
J. Appl. Phys.
116
,
103513
(
2014
).
26.
E.
Taylor
,
F.
Fang
,
F.
Oehler
,
P. R.
Edwards
,
M. J.
Kappers
,
K.
Lorenz
,
E.
Alves
,
C.
McAleese
,
C. J.
Humphreys
, and
R. W.
Martin
,
Semicond. Sci. Technol.
28
,
065011
(
2013
).
27.
M. J.
Kappers
,
R.
Datta
,
R. A.
Oliver
,
F. D. G.
Rayment
,
M. E.
Vickers
, and
C. J.
Humphreys
,
J. Cryst. Growth
300
,
70
(
2007
).
28.
A.
Mouti
,
J.-L.
Rouvière
,
M.
Cantoni
,
J.-F.
Carlin
,
E.
Feltin
,
N.
Grandjean
, and
P.
Stadelmann
,
Phys. Rev. B
83
,
195309
(
2011
).
29.
S.
Plimpton
,
J. Comput. Phys.
117
,
1
(
1995
).
30.
I.
Belabbas
,
A.
Béré
,
J.
Chen
,
S.
Petit
,
M.
Akli Belkhir
,
P.
Ruterana
, and
G.
Nouet
,
Phys. Rev. B
75
,
115201
(
2007
).
31.
A.
Béré
,
J.
Chen
,
P.
Ruterana
,
A.
Serra
, and
G.
Nouet
,
Comp. Mat. Sci.
24
,
144
(
2002
).
32.
M. K.
Horton
,
S. L.
Rhode
,
S.-L.
Sahonta
,
M. J.
Kappers
,
S.
Haigh
,
T. J.
Pennycook
,
C.
McAleese
,
C. J.
Humphreys
,
R. O.
Dusane
, and
M. A.
Moram
,
Nano Lett.
15
,
923
(
2015
).
33.
M. K.
Horton
,
S. K.
Rhode
, and
M. A.
Moram
,
J. Appl. Phys.
116
,
063710
(
2014
).
34.
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
).
35.
R. D.
Shannon
,
Acta Cryst.
A32
,
751
(
1976
).
36.
F.
Fiore
and
C. L.
Bauer
,
Prog. Mater. Sci.
13
,
85
(
1968
).
37.
H.
Lei
,
J.
Chen
, and
P.
Ruterana
,
Appl. Phys. Lett.
96
,
161901
(
2010
).
38.
H.
Lei
,
J.
Chen
, and
P.
Ruterana
,
J. Appl. Phys.
108
,
103503
(
2010
).
39.
T.
Sugahara
,
M.
Hao
,
T.
Wang
,
D.
Nakagawa
,
Y.
Naoi
,
K.
Nishino
, and
S.
Sakai
,
Jpn. J. Appl. Phys., Part 2
37
,
L1195
(
1998
).
40.
H.
Sato
,
T.
Sugahara
,
Y.
Naoi
, and
S.
Sakai
,
Jpn. J. Appl. Phys., Part 1
37
,
2013
(
1998
).
41.
M.
Müller
,
G. D. W.
Smith
,
B.
Gault
, and
C. R. M.
Grovenor
,
Acta Mater.
60
,
4277
(
2012
).
42.
N.
Duxbury
,
U.
Bangert
,
P.
Dawson
,
E. J.
Thrush
,
W.
Van Der Stricht
,
K.
Jacobs
, and
I.
Moerman
,
Appl. Phys. Lett.
76
,
1600
(
2000
).
43.
G.
Cliff
and
G. W.
Lorimer
,
J. Microsc.
103
,
203
(
1975
).
44.
T. L.
Song
,
J. Appl. Phys.
98
,
084906
(
2005
).
45.
J. E.
Northrup
,
L. T.
Romano
, and
J.
Neugebauer
,
Appl. Phys. Lett.
74
,
2319
(
1999
).
46.
A. I.
Duff
,
L.
Lymperakis
, and
J.
Neugebauer
,
Phys. Rev. B
89
,
085307
(
2014
).
47.
T. M.
Smeeton
,
M. J.
Kappers
,
J. S.
Barnard
,
M. E.
Vickers
, and
C. J.
Humphreys
,
Appl. Phys. Lett.
83
,
5419
(
2003
).
48.
See supplementary material at http://dx.doi.org/10.1063/1.4942847 for EPSRC supporting data.

Supplementary Material

You do not currently have access to this content.