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Mapping Inversion Domain Boundaries along Single GaN Wires with Bragg Coherent X-ray Imaging

Authors :
Jerome Carnis
Joël Eymery
Maxime Dupraz
Guillaume Beutier
Marie-Ingrid Richard
Vincent Favre-Nicolin
Tobias U. Schülli
Ni Li
Olivier P. Thomas
Thomas W. Cornelius
Stéphane Labat
Steven J. Leake
Marc Verdier
Nanostructures et Rayonnement Synchrotron (NRS )
Modélisation et Exploration des Matériaux (MEM)
Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG)
Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA))
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA))
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes (UGA)
Institut des Matériaux, de Microélectronique et des Nanosciences de Provence (IM2NP)
Aix Marseille Université (AMU)-Université de Toulon (UTLN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
European Synchrotron Radiation Facility (ESRF)
Deutsches Elektronen-Synchrotron [Hamburg] (DESY)
Science et Ingénierie des Matériaux et Procédés (SIMaP)
Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )
Université Grenoble Alpes (UGA)
ANR-11-BS10-0014,MecaNIX,MecaNIX : Mécanique des Nano-objets étudiée In situ par diffraction X: étude in situ des déformations et des défauts (diffraction cohérente des rayons X) au cours d'un chargement mécanique (AFM)(2011)
European Project: 8818823(1989)
Université de Toulon (UTLN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Aix Marseille Université (AMU)
Source :
ACS Nano, ACS Nano, 2020, 14 (8), pp.10305-10312. ⟨10.1021/acsnano.0c03775⟩, ACS Nano, American Chemical Society, 2020, 14 (8), pp.10305-10312. ⟨10.1021/acsnano.0c03775⟩, ACS nano 14(8), 10305-10312 (2020). doi:10.1021/acsnano.0c03775
Publication Year :
2020
Publisher :
American Chemical Society (ACS), 2020.

Abstract

ACS nano 14(8), 10305-10312 (2020). doi:10.1021/acsnano.0c03775<br />Gallium nitride (GaN) is of technological importance for a wide variety of optoelectronic applications. Defects in GaN, like inversion domain boundaries (IDBs), significantly affect the electrical and optical properties of the material. We report, here, on the structural configurations of planar inversion domain boundaries inside n-doped GaN wires measured by Bragg coherent X-ray diffraction imaging. Different complex domain configurations are revealed along the wires with a 9 nm in-plane spatial resolution. We demonstrate that the IDBs change their direction of propagation along the wires, promoting Ga-terminated domains and stabilizing into {11̅00}, that is, m-planes. The atomic phase shift between the Ga- and N-terminated domains was extracted using phase-retrieval algorithms, revealing an evolution of the out-of-plane displacement (∼5 pm, at maximum) between inversion domains along the wires. This work provides an accurate inner view of planar defects inside small crystals.<br />Published by Soc., Washington, DC

Details

ISSN :
1936086X and 19360851
Volume :
14
Database :
OpenAIRE
Journal :
ACS Nano
Accession number :
edsair.doi.dedup.....0e1a3492e793825d6f4ff084c33eb57a
Full Text :
https://doi.org/10.1021/acsnano.0c03775