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Patterned III-Nitrides on Porous GaN: Extending Elastic Relaxation from the Nano- to the Micrometer Scale
Physica Status Solidi-Rapid Research Letters ( IF 2.5 ) Pub Date : 2021-07-13 , DOI: 10.1002/pssr.202100234 Stacia Keller 1 , Shubhra S. Pasayat 1 , Chirag Gupta 1 , Steven P. DenBaars 1 , Shuji Nakamura 1 , Umesh K. Mishra 1
Physica Status Solidi-Rapid Research Letters ( IF 2.5 ) Pub Date : 2021-07-13 , DOI: 10.1002/pssr.202100234 Stacia Keller 1 , Shubhra S. Pasayat 1 , Chirag Gupta 1 , Steven P. DenBaars 1 , Shuji Nakamura 1 , Umesh K. Mishra 1
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Investigations of the use of patterned porous GaN underlayers to achieve elastic relaxation of lattice-mismatched top layers such as InGaN and AlGaN are reviewed. Thereby, the degree of relaxation of the top layers increases with the porosity and associated decrease in mechanical hardness of the porous GaN underlayers as well as with decreasing pattern size and increase in thickness of the lattice-mismatched top layers, following the trends observed for nanostructures. Micrometer-sized, high-fill-factor GaN-on-porous-GaN tile arrays are used as universal substrate for the deposition of InGaN and AlGaN. Due to the elastic nature of the relaxation process, the threading dislocation density in the epitaxial material grown on top of the GaN-on-porous-GaN tiles is equivalent to that in the GaN base material. InGaN and AlGaN layers grown on top of relaxed or partially relaxed InGaN or AlGaN underlayers by metal–organic chemical vapor deposition display a higher indium or aluminum content compared to their counterparts deposited on coloaded planar GaN reference wafers due to the decreased lattice mismatch. First applications of the patterned porous GaN-based technology for optoelectronic and electronic devices are presented and serve as a pathway toward future implementations.
中文翻译：
多孔 GaN 上的图案化 III 族氮化物：将弹性松弛从纳米级扩展到微米级
回顾了使用图案化多孔 GaN 底层实现晶格失配顶层（例如 InGaN 和 AlGaN）的弹性松弛的研究。因此，顶层的松弛程度随着多孔 GaN 底层的孔隙率和相关机械硬度的降低以及图案尺寸的减小和晶格失配顶层厚度的增加而增加，遵循对纳米结构观察到的趋势. 微米尺寸、高填充因子的 GaN 多孔 GaN 瓦片阵列用作沉积 InGaN 和 AlGaN 的通用衬底。由于弛豫过程的弹性特性，在多孔 GaN 上的 GaN 瓦片顶部生长的外延材料中的穿透位错密度与 GaN 基础材料中的相同。由于减少了晶格失配，通过金属有机化学气相沉积在松弛或部分松弛的 InGaN 或 AlGaN 底层顶部生长的 InGaN 和 AlGaN 层显示出比沉积在共载平面 GaN 参考晶片上的对应物更高的铟或铝含量。介绍了基于图案化多孔 GaN 的技术在光电和电子设备中的首次应用，并作为未来实现的途径。
更新日期：2021-07-13
中文翻译：
多孔 GaN 上的图案化 III 族氮化物：将弹性松弛从纳米级扩展到微米级
回顾了使用图案化多孔 GaN 底层实现晶格失配顶层（例如 InGaN 和 AlGaN）的弹性松弛的研究。因此，顶层的松弛程度随着多孔 GaN 底层的孔隙率和相关机械硬度的降低以及图案尺寸的减小和晶格失配顶层厚度的增加而增加，遵循对纳米结构观察到的趋势. 微米尺寸、高填充因子的 GaN 多孔 GaN 瓦片阵列用作沉积 InGaN 和 AlGaN 的通用衬底。由于弛豫过程的弹性特性，在多孔 GaN 上的 GaN 瓦片顶部生长的外延材料中的穿透位错密度与 GaN 基础材料中的相同。由于减少了晶格失配，通过金属有机化学气相沉积在松弛或部分松弛的 InGaN 或 AlGaN 底层顶部生长的 InGaN 和 AlGaN 层显示出比沉积在共载平面 GaN 参考晶片上的对应物更高的铟或铝含量。介绍了基于图案化多孔 GaN 的技术在光电和电子设备中的首次应用，并作为未来实现的途径。
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