Controlled nano-roughening of the GaN surface by post-growth thermal annealing

材料科学 退火(玻璃) 表面粗糙度 光电子学 半导体 表面光洁度 宽禁带半导体 位错 光子学 纳米技术 复合材料
作者
W. Malek,M. Bouzidi,N. Chaaben,Walid Belgacem,Abdullah S. Alshammari,Mansour Mohamed,Adama Mballo,Phuong Vuong,Jean‐Paul Salvestrini,A. Bouazizi,Mohammad Khaled Shakfa
出处
期刊:Applied Surface Science [Elsevier]
卷期号:655: 159668-159668
标识
DOI:10.1016/j.apsusc.2024.159668
摘要

GaN-based semiconductor structures have been widely used in photonic, electronic, and optoelectronic devices. However, due to the lack of lattice-matched substrates for GaN, several schemes related to material growth and device structure, including surface roughening, have been proposed to improve the efficiency of GaN-based devices. In our work, we developed an experimental approach to achieving a controllable roughening of the GaN epilayer surface by thermal post-annealing. The degree of surface roughness, i.e., nanometric modification, is controlled by the number of annealing cycles. The samples were annealed at 1200 °C under N2 ambient. Under this condition, the first stage of GaN decomposition occurs. This annealing process led to the formation of Ga-rich GaN nanoparticles at the film surface with no significant change in the dislocation density. Furthermore, this treatment greatly decreases the compressive stress degree, resulting in a considerable improvement in the optical properties of the GaN samples.
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