The epitaxial growth of Mg3N2 thin films by molecular beam epitaxy has been recently achieved. This work presents the structural properties of the films, including grain sizes and lattice rotations, as assessed by x-ray diffraction and transmission electron microscopy. The films’ microstructure consists of well-aligned columnar grains 10 nm in diameter that nucleate at the film/substrate interface and display a significant column twist, in the order of 2.5°. As growth proceeds, tilted and twisted mosaic blocks overgrow these columns, as observed in many other epitaxial semiconductors. Yet, the rocking curves on symmetric reflections display extremely narrow peaks (∼50 arc sec), revealing a long-range spatial correlation between structural defects that should not be mistakenly considered a proof of high crystalline quality.

1.
A.
David
and
L. A.
Whitehead
,
C. R. Phys.
19
,
169
(
2018
).
2.
M. T.
Hardy
,
D. F.
Feezell
,
S. P.
DenBaars
, and
S.
Nakamura
,
Mater. Today
14
,
408
(
2011
).
3.
T. J.
Flack
,
B. N.
Pushpakaran
, and
S. B.
Bayne
,
J. Electron. Mater.
45
,
2673
(
2016
).
4.
J.
Zúñiga-Pérez
,
V.
Consonni
,
L.
Lymperakis
,
X.
Kong
,
A.
Trampert
,
S.
Fernández-Garrido
,
O.
Brandt
,
H.
Renevier
,
S.
Keller
,
K.
Hestroffer
,
M. R.
Wagner
,
J. S.
Reparaz
,
F.
Akyol
,
S.
Rajan
,
S.
Rennesson
,
T.
Palacios
, and
G.
Feuillet
,
Appl. Phys. Rev.
3
,
041303
(
2016
).
5.
Y.
Uenaka
and
T.
Uchino
,
J. Phys. Chem. C
118
,
11895
(
2014
).
6.
C. M.
Fang
,
R. A.
de Groot
,
R. J.
Bruls
,
H. T.
Hintzen
, and
G.
de With
,
J. Phys.: Condens. Matter
11
,
4833
(
1999
).
7.
P.
John
,
H.
Rotella
,
C.
Deparis
,
G.
Monge
,
F.
Georgi
,
P.
Vennéguès
,
M.
Leroux
, and
J.
Zuniga-Perez
,
Phys. Rev. Mater.
4
,
054601
(
2020
).
8.
P.
Wu
,
X.
Cao
,
T.
Tiedje
, and
N.
Yamada
,
Mater. Lett.
236
,
649
(
2019
).
9.
P.
Wu
and
T.
Tiedje
,
Appl. Phys. Lett.
113
,
082101
(
2018
).
10.
11.
V. M.
Kaganer
,
O.
Brandt
,
A.
Trampert
, and
K. H.
Ploog
,
Phys. Rev. B
72
,
045423
(
2005
).
12.
T.
Metzger
,
R.
Höpler
,
E.
Born
,
S.
Christiansen
,
M.
Albrecht
,
H. P.
Strunk
,
O.
Ambacher
,
M.
Stutzmann
,
R.
Stömmer
,
M.
Schuster
, and
H.
Göbel
,
Phys. Status Solidi A
162
,
529
(
1997
).
13.
M. W.
Cho
,
A.
Setiawan
,
H. J.
Ko
,
S. K.
Hong
, and
T.
Yao
,
Semicond. Sci. Technol.
20
,
S13
S21
(
2005
).
14.
J.
Bläsing
,
A.
Krost
,
J.
Hertkorn
,
F.
Scholz
,
L.
Kirste
,
A.
Chuvilin
, and
U.
Kaiser
,
J. Appl. Phys.
105
,
033504
(
2009
).
15.
M.
Becht
,
F.
Wang
,
J. G.
Wen
, and
T.
Morishita
,
J. Cryst. Growth
170
,
799
(
1997
).
16.
V. M.
Kaganer
,
O.
Brandt
,
H.
Riechert
, and
K. K.
Sabelfeld
,
Phys. Rev. B
80
,
033306
(
2009
).
17.
A.
Boulle
,
R.
Guinebretière
, and
A.
Dauger
,
J. Appl. Phys.
97
,
073503
(
2005
).
18.
V. M.
Kaganer
,
R.
Köhler
,
M.
Schmidbauer
,
R.
Opitz
, and
B.
Jenichen
,
Phys. Rev. B
55
,
1793
(
1997
).
19.
V. M.
Kaganer
and
K. K.
Sabelfeld
,
Phys. Rev. B
80
,
184105
(
2009
).
20.
O.
Durand
,
A.
Letoublon
,
D. J.
Rogers
, and
F.
Hosseini Teherani
,
Thin Solid Films
519
,
6369
(
2011
).
21.
R. I.
Barabash
,
W.
Donner
, and
H.
Dosch
,
Appl. Phys. Lett.
78
,
443
(
2001
).
22.
P. F.
Miceli
and
C. J.
Palmstrøm
,
Phys. Rev. B
51
,
5506
(
1995
).
23.
P. F.
Miceli
,
J.
Weatherwax
,
T.
Krentsel
, and
C. J.
Palmstrøm
,
Physica B
221
,
230
(
1996
).
24.
V.
Kaganer
,
T.
Ulyanenkova
,
A.
Benediktovitch
,
M.
Myronov
, and
A.
Ulyanenkov
,
J. Appl. Phys.
122
,
105302
(
2017
).
25.
H.
Heinke
,
V.
Kirchner
,
H.
Selke
,
R.
Chierchia
,
R.
Ebel
,
S.
Einfeldt
, and
D.
Hommel
,
J. Phys. D: Appl. Phys.
34
,
A25
(
2001
).
26.
D. R.
Glasson
and
S. A. A.
Jayaweera
,
J. Appl. Chem.
18
,
77
(
1968
).
27.
X. D.
Peng
,
D. S.
Edwards
, and
M. A.
Barteau
,
Surf. Sci.
195
,
103
(
1988
).
28.
A. M.
Heyns
,
L. C.
Prinsloo
,
K. J.
Range
, and
M.
Stassen
,
J. Solid State Chem.
137
,
33
(
1998
).
29.
J.-M.
Triscone
,
P.
Fivat
,
M.
Andersson
,
M.
Decroux
, and
Ø.
Fischer
,
Phys. Rev. B
50
,
1229
(
1994
).
30.
C.
Lichtensteiger
,
J. Appl. Crystallogr.
51
,
1745
(
2018
).
31.
T.
Böttcher
,
S.
Einfeldt
,
S.
Figge
,
R.
Chierchia
,
H.
Heinke
,
D.
Hommel
, and
J. S.
Speck
,
Appl. Phys. Lett.
78
,
1976
(
2001
).
32.
B. W.
Sheldon
,
K. H. A.
Lau
, and
A.
Rajamani
,
J. Appl. Phys.
90
,
5097
(
2001
).
33.
J. A.
Floro
,
E.
Chason
,
R. C.
Cammarata
, and
D. J.
Srolovitz
,
MRS Bull.
27
(
1
),
19
25
(
2002
).
34.
G. K.
Williamson
and
W. H.
Hall
,
Acta Metall.
1
,
22
(
1953
).
35.
M.
Grundmann
,
Phys. Status Solidi B
248
,
805
(
2011
).
36.
S. R.
Lee
,
A. M.
West
,
A. A.
Allerman
,
K. E.
Waldrip
,
D. M.
Follstaedt
,
P. P.
Provencio
,
D. D.
Koleske
, and
C. R.
Abernathy
,
Appl. Phys. Lett.
86
,
241904
(
2005
).
37.
H.
Miyake
,
C.-H.
Lin
,
K.
Tokoro
, and
K.
Hiramatsu
,
J. Cryst. Growth
456
,
155
(
2016
).
38.
S.
Xiao
,
R.
Suzuki
,
H.
Miyake
,
S.
Harada
, and
T.
Ujihara
,
J. Cryst. Growth
502
,
41
(
2018
).
39.
N.
Mante
,
S.
Rennesson
,
E.
Frayssinet
,
L.
Largeau
,
F.
Semond
,
J. L.
Rouvière
,
G.
Feuillet
, and
P.
Vennéguès
,
J. Appl. Phys.
123
,
215701
(
2018
).

Supplementary Material

You do not currently have access to this content.