The results of tensile strained AlN/GaN, AlGaN/GaN, and compressive strained InGaN/GaN superlattices (SLs) grown by Ammonia MBE (NH3-MBE) are presented. A combination of atom probe tomography and high-resolution X-ray diffraction confirms that periodic heterostructures of high crystallographic quality are achieved. Strain induced misfit dislocations (MDs), however, are revealed by cathodoluminescence (CL) of the strained AlN/GaN, AlGaN/GaN, and InGaN/GaN structures. MDs in the active region of a device are a severe problem as they act as non-radiative charge recombination centers, affecting the reliability and efficiency of the device. Strain compensated SL structures are subsequently developed, composed of alternating layers of tensile strained AlGaN and compressively strained InGaN. CL reveals the absence of MDs in such structures, demonstrating that strain compensation offers a viable route towards MD free active regions in III-Nitride SL based devices.

1.
J. S.
Speck
and
S. F.
Chichibu
,
MRS Bull.
34
(
05
),
304
312
(
2009
).
2.
A.
Tyagi
,
F.
Wu
,
E. C.
Young
,
A.
Chakraborty
,
H.
Ohta
,
R.
Bhat
,
K.
Fujito
,
S. P.
DenBaars
,
S.
Nakamura
, and
J. S.
Speck
,
Appl. Phys. Lett.
95
,
251905
(
2009
).
3.
D. F.
Feezell
,
M. C.
Schmidt
,
S. P.
DenBaars
, and
S.
Nakamura
,
MRS Bull.
34
(
05
),
318
323
(
2009
).
4.
S. P.
DenBaars
,
D.
Feezell
,
K.
Kelchner
,
S.
Pimputkar
,
C. C.
Pan
,
C. C.
Yen
,
S.
Tanaka
,
Y.
Zhao
,
N.
Pfaff
,
R.
Farrell
, and
M.
Iza
,
Acta Mater.
61
(
3
),
945
951
(
2013
).
5.
S. P.
Denbaars
,
Proc. IEEE
85
(
11
),
1740
1749
(
1997
).
6.
R. M.
Farrell
,
E. C.
Young
,
F.
Wu
,
S. P.
DenBaars
, and
J. S.
Speck
,
Semicond. Sci. Technol.
27
(
2
),
024001
(
2012
).
7.
A. E.
Romanov
,
T. J.
Baker
,
S.
Nakamura
, and
J. S.
Speck
,
J. Appl. Phys.
100
(
2
),
023522
(
2006
).
8.
J. W.
Matthews
and
A. E.
Blakeslee
,
J. Cryst. Growth
27
,
118
(
1974
).
9.
S. J.
Rosner
,
E. C.
Carr
,
M. J.
Ludowise
,
G.
Girolami
, and
H. I.
Erikson
,
Appl. Phys. Lett.
70
(
4)
,
420
422
(
1997
).
10.
C. E.
Dreyer
,
A.
Janotti
, and
C. G.
Van de Walle
,
Appl. Phys. Lett.
106
(
21)
,
212103
(
2015
).
11.
F.
Wu
,
E. C.
Young
,
I.
Koslow
,
M. T.
Hardy
,
P. S.
Hsu
,
A. E.
Romanov
,
S.
Nakamura
,
S. P.
DenBaars
, and
J. S.
Speck
,
Appl. Phys. Lett.
99(
25
),
251909
(
2011
).
12.
E. C.
Young
,
A. E.
Romanov
,
C. S.
Gallinat
,
A.
Hirai
,
G. E.
Beltz
, and
J. S.
Speck
,
Appl. Phys. Lett.
96
(
4
),
041913
(
2010
).
13.
F.
Wu
,
A.
Tyagi
,
E. C.
Young
,
A. E.
Romanov
,
K.
Fujito
,
S. P.
DenBaars
,
S.
Nakamura
, and
J. S.
Speck
,
J. Appl. Phys.
109
(
3)
,
033505
(
2011
).
14.
A. E.
Romanov
,
E. C.
Young
,
F.
Wu
,
A.
Tyagi
,
C. S.
Gallinat
,
S.
Nakamura
,
S. P.
DenBaars
, and
J. S.
Speck
,
J. Appl. Phys.
109
(
10)
,
103522
(
2011
).
15.
A. M.
Smirnov
,
E. C.
Young
,
V. E.
Bougrov
,
J. S.
Speck
, and
A. E.
Romanov
,
APL Mater.
4
(
1)
,
016105
(
2016
).
16.
S.
Yoshida
,
T.
Yokogawa
,
Y.
Imai
,
S.
Kimura
, and
O.
Sakata
,
Appl. Phys. Lett.
99
(
13
),
131909
(
2011
).
17.
M.
Hoi Wong
,
F.
Wu
,
C. A.
Hurni
,
S.
Choi
,
J. S.
Speck
, and
U. K.
Mishra
,
Appl. Phys. Lett.
100
(
7
),
072107
(
2012
).
18.
E.
Ahmadi
,
F.
Wu
,
H.
Li
,
S. W.
Kaun
,
M.
Tahhan
,
K.
Hestroffer
,
S.
Keller
,
J. S.
Speck
, and
U. K.
Mishra
,
Semicond. Sci. Technol.
30
(
5
),
055012
(
2015
).
19.
D.
Feezell
,
T.
Sharma
, and
S.
Krishna
,
J. Appl. Phys.
113
(
13
),
133103
(
2013
).
20.
M.
Beeler
,
E.
Trichas
, and
E.
Monroy
,
Semicond. Sci. Technol.
28
(
7
),
074022
(
2013
).
21.
R.
Butté
and
N.
Grandjean
,
Semicond. Sci. Technol.
26
(
1
),
014030
(
2011
).
22.
N.
Grandjean
,
M.
Leroux
,
J.
Massies
,
M.
Mesrine
, and
M.
Laügt
,
Jpn. J. Appl. Phys., Part 1
38(
2A
),
618
(
1999
).
23.
A. L.
Corrion
,
F.
Wu
, and
J. S.
Speck
,
J. Appl. Phys.
112
(
5
),
054903
(
2012
).
24.
S. W.
Kaun
,
B.
Mazumder
,
M. N.
Fireman
,
E. C.
Kyle
,
U. K.
Mishra
, and
J. S.
Speck
,
Semicond. Sci. Technol.
30
(
5)
,
055010
(
2015
).
25.
K.
Thompson
,
D.
Lawrence
,
D. J.
Larson
,
J. D.
Olson
,
T. F.
Kelly
, and
B.
Gorman
,
Ultramicroscopy
107
,
131
(
2007
).
26.
F.
Vurpillot
,
B.
Gault
,
B. P.
Geiser
, and
D. J.
Larson
,
Ultramicroscopy
132
,
19
(
2013
).
27.
N.
Nookala
,
M. N.
Fireman
,
J. S. S.
Speck
, and
M. A.
Belkin
(in preparation).
28.
K. M.
Kelchner
,
L. Y.
Kuritzky
,
S.
Nakamura
,
S. P.
DenBaars
, and
J. S.
Speck
,
J. Cryst. Growth
411
,
56
(
2015
).
29.
B.
Mazumder
,
M. H.
Wong
,
C. A.
Hurni
,
J. Y.
Zhang
,
U. K.
Mishra
, and
J. S.
Speck
,
Appl. Phys. Lett.
101
(
9
),
091601
(
2012
).
30.
B.
Bonef
,
M.
Lopez-Haro
,
L.
Amichi
,
M.
Beeler
,
A.
Grenier
,
E.
Robin
,
P. H.
Jouneau
,
N.
Mollard
,
I.
Mouton
,
B.
Haas
, and
E.
Monroy
,
Nanoscale Res. Lett.
11
(
1
),
461
(
2016
).
31.
F.
Vurpillot
,
D.
Larson
, and
A.
Cerezo
,
Surf. Interface Anal.
36
(
5–6
),
552
(
2004
).
32.
D. A.
Browne
,
E. C.
Young
,
J. R.
Lang
,
C. A.
Hurni
, and
J. S.
Speck
,
J. Vac. Sci. Technol., A
30
(
4
),
041513
(
2012
).
33.
M. P.
Moody
,
L. T.
Stephenson
,
A. V.
Ceguerra
, and
S. P.
Ringer
,
Microsc. Res. Tech.
71
(
7
),
542
(
2008
).
You do not currently have access to this content.