正电子湮灭用于游离GaN的缺陷研究

正电子湮灭（PAS） 可用于研究半导体中缺陷的性质和类型，以及其与氮化镓 (GaN)中的铜等外来材料引入缺陷的热相关性。选择GaN的解释很丰富，即：它是直接 (3.4eV)和宽带隙半导体，具有显着的热、电、电子、光学、光电特性构成蓝色激光器的制造，信息/数据存储，并广泛用于生物光子学。使用优先在 GaN 衬底或游离GaN上生长的InGaN的量子阱构建超纯级二极管。为了研究基于GaN的系统的特性，主要了解缺陷的形成及其对成品零件执行的影响具有重要意义。理论计算确定了GaN和镓(Ga)空位的n型半导体性质，以及相关的配合物直观地是点缺陷。该计算还表明在n型GaN基体中大量产生了孤立的和复合的Ga空位。

铜(Cu)元素是GaN中的杂质之一，由于相关的铁磁性质，即使在室温 (RT)下，它也引发了人们的兴趣，这可能会在基于GaN的自旋电子学中产生令人着迷的结果。由铜的存在决定的磁性程度仍然是公开辩论的一部分，但有趣的结果是需要讨论的空缺状缺陷。采用PAS研究了游离镓化合物中铜引起的缺陷。一旦 GaN 经受正电子（反电子），由于在空位位置处缺少核的正核，开放体积缺陷会捕获反电子。反电子的俘获将增加其寿命，这可能是由于多普勒峰在 0.511 MeV 处明显变窄而无可争辩的。样品的退火进一步增加了归因于空位聚集的正电子的寿命。

GaN的退火在850K下进行96小时，随后在室温下进行水淬。退火使Cu原子扩散到GaN晶格中，淬火迫使Cu原子在这个较低的温度下饱和。基体中Cu原子的过饱和倾向于离开GaN晶格并通过称为外扩散的方法沉降在基体中。为了理解铜原子扩散的影响，样品在从30-500K 开始的完全不同的温度下进行等时退火。同位素²²Na₁₁ 作为正电子源用于支持实验并嵌入两个相似的铝箔中每个厚度为1.5μm，并保存在两个相同的样品中。已经发现，在550K下对GaN中的Cu进行退火会使正电子寿命额外增加4 ps。正电子寿命的这种增加归因于在铜外扩散过程中表现出来的那些开放体积缺陷。但是，将退火温度提高到550K以上会降低反电子的寿命。一个推测的原因是，在足够高的温度下，缺陷会移动到表面并退火，从而降低其浓度，此外还有反电子诱饵。

科学指南针为超过3000家高校和企业提供一站式科研服务。截止2021年6月：服务1049家高校、2388家企业，提供249所高校研究所免费上门取样服务，平均每天处理样品数5000+、 注册会员数18w+、平均4.5天出结果、客户满意度超过98%。