The authors thank Mr. Neil Green for assistance with sample preparation. This work was supported by the Office of Naval Research under funding from Dr. P. Maki. MTH was supported by a National Research Council Postdoctoral Fellowship.

1.エフュージョンセルランプとフラックスキャリブレーション<ol><li>液体N 2は、クライオパネル及び成長チャンバをベース圧力に達したことを流れているか確認してください。 </li><li> Gaのための細胞で1℃/秒のランプ速度で彼らのビームフラックス測定（BFM）の温度にエフュージョンセルを立ち上げ、及びAlのための10℃/分。熱的に安定させるための細胞のために1時間を待ちます。 </li><li> 30-60秒のための各セルのシャッターを開き、1-2分間シャッターを閉じます。各セルについて3回繰り返します。第1のビームフラックスイオンゲージ測定を破棄し、第2の平均。前のフラックス/温度校正に応じた所望のフラックスを達成するために、セルの温度を調整します。 </li></ol> 2.基板の準備と読み込み<ol><li> 現場外の基板洗浄 <ol><li>ロードエピレディN極性GaNは任意の現場外洗浄せずに、直接基質。ウェハは、より空気にさらされた場合数時間以上、アセトン（30秒）、イソプロパノール（30秒）と脱イオン（DI）水（60秒）の下ですすぎます。それがウエハ表面に小さい粒子を残す傾向があるように、可能な場合すすぎ、浸漬に好適です。 注：Ga極性GaNが基板のためのきれいな、より厳密な表面が推奨される23 </li></ol></li><li> ロードウェハ <ol><li>ロードロック分離ゲートバルブを閉じ、そしてN 2でベント。 </li><li>ホルダー上のウエハをロードし、ロードロックにカセットを返します。ロードロック粗引きポンプの電源を入れ、粗引きポンプバルブとマニホールドバルブを開きます。 </li><li>マニホールド圧力が0.1トル以下に低下した場合には、マニホールドと粗引きポンプのバルブを閉じます。粗引きポンプの電源をオフにして、ロードロックターボポンプの隔離弁を開きます。 </li><li>ロードロックは、30〜60分間ポンプダウンすることができます。理想的には、準備室に転送する前に、10 -6〜10 -7 Torrのロードロックの圧力を使用しています。 </li><li>準備室にロードロックを開き、ウォブルスティックを使用して、トロリーにウェハを移します。そして、準備室にガス放出ステーションにウェハを転送するためにトロリーを使用しています。準備室に回転フィードスルーを使用して、レールに沿って手動でトロリーを移動します。 </li></ol></li><li> アウトガスウェハ <ol><li> 10分かけて700℃までガス放出ステーションヒーター温度をランプアップします。 </li><li> 30分後、戻ってダウンして100℃まで温度をランプアップします。温度は≤250°Cである場合には、ガス放出駅でウォブルスティックを使用してバックトロリーにウェハを転送します。 </li></ol></li><li> 成長チャンバにロードウェハ <ol><li>ロード位置に基板マニピュレータを下げ、準備/成長チャンバのゲートバルブを開き、マニピュレータにウェーハホルダを転送します。 </li><li>基板ヒーターの近くに、成長位置にマニピュレータを上げます。 </li><li>トロリとCLを削除しますゲートバルブOSE。 </li><li> N 2ボトルのバルブ、レギュレータバルブと遮断ニードルバルブを開きます。 1.5 SCCMにマスフローコントローラ（MFC）を設定（または3~4×10 -5トルのチャンバ圧力を得るために必要に応じて）。プラズマ点火のための最適圧力は強く、システムに依存します。 N 2は、超高純度（6Nより好ましくは良い）、さらに不純物を低減するためのラインで使用されている追加のフィルタでなければならないことに注意してください。 </li><li> N *メインシャッターを有するプラズマRF電源と自動マッチングネットワークコントローラの電源を入れ、閉じ。プラズマが点火するまで、RF電力を増加させます。 </li><li>この場合には、所望のプロセス条件を350 Wと2.0 SCCMのRF電力とN 2の流れを設定します。与えられたプラズマ条件に起因するN個の*フラックスはシステムに依存しますが、ここでは、これらの条件は5.0 nmで/分のGaN成長率、または1.8nmで-2秒のN個の*フラックスを得-1。に取り付けられた分光器とプラズマの安定性を監視しますプラズマ室の後部窓。 </li></ol></li><li> Gaの堆積及び脱着： インサイチュ表面処理で <ol><li> ≤1゜C /秒のランプ速度で所望のGaNの成長温度より10°Cまで基板ヒータをランプ。この場合には、730℃の推定ウエハ温度を使用します。 </li><li>ウェハ表面の劣化を監視し、Gaのカバレッジを監視するために、RHEEDシステムの電源を入れます。手動で基板回転をオンにします。基板は、成長中に回転している間に静止画像を提供するために、基板回転ごとに一度RHEEDパターンを収集するようにトリガRHEED取得ソフトウェアをセットアップします。 </li><li> 1分間基板シャッターとGaのシャッターを開きます。 RHEED強度がその後減少Gaを蓄積するようにプラトーに達したことを確認します。 Gaフラックスは、GaN成長のために使用されるものと同様であるべきです。ここで、Gaフラックスは、約3.7 nmである-2秒-1。 </li><li> 2分間シャッターを閉じ、RHEED確保強度が増加するとGaの脱離を示し、2分の終了前にプラトーに達しました。 </li><li>階段を2.5.2-2.5.4 3回、24を繰り返し、その後、GaN成長温度に基板をランプアップします。 </li></ol></li></ol> 3. HEMT成長<ol><li> バッファの成長 <ol><li> 1分間窒化用のN *シャッターを開くことによって、成長を開始します。 </li><li>アルシャッターを開くことにより、豊富なN-1-3薄いnmのAlN核生成層を成長させます。このAlN層は、25しかし 、AlN層は、X線回折（XRD）測定を複雑にし、XRDベースのキャリブレーションサンプルのために推奨されていない、貫通転位の発生を防ぐことができます。 InAlN層、または約0.36ナノメートル-2秒-1、約1ナノメートル/分の成長速度を与えるのと同じのAlフラックスを使用してください。 </li><li> AlとNの*シャッターを閉じ、すぐにGaが表面を飽和することを可能にするために10秒間のGaシャッターを開け、RHEED強度は、RAを減らす必要がありますpidly。 （まだオープンのGaシャッター付き）のN *のシャッターを開き、GaNの5分を育てます。使用は、緩衝液中の漏電電流を防止するために、特にGaN基板を自立するため、またはCドーピングう。 </li><li> 1分間の成長中断のためのGaとN *シャッターを閉じます。 RHEED強度を監視します。 RHEED強度はすぐに増加した場合、Gaフラックスが十分に高くありません。 RHEED強度が&gt; 30秒後に増加または1分以内にプラトーに達していない場合には、Gaフラックスは高すぎます。 図3を参照してください。 </li><li> 3.1.4で見られる高Gaフラックスを補償するために、数度の基板温度を上昇させる（またはGaでエフュージョンセルの温度を低下させます）。 Gaフラックスが低すぎた場合、補償するために基板温度を低下させる（またはGaのエフュージョンセル温度を上昇させます）。 <ol><li>手順を繰り返し3.1.3-3.1.5 RHEED強度が増加し、RHEED強度が1分前にプラトーに到達する前に、15から30秒の遅延があるまで。 </li></ol></李&gt; <li>手順を繰り返し続ける3.1.4-3.1.5所望のGaNの厚さに達するまで。較正された成長率により、総成長時間を掛けて厚さを決定します。 Gaリッチ成長のために、順番に別々に増殖させたキャリブレーションサンプル中の既知の成長時間のために厚さを測定するためのXRDを用いて算出することができるのN *フラックスによる成長速度を決定します。 </li></ol></li><li> InAlNバリア成長 <ol><li>すべてのGaが蒸発して確保するために、最終的なGaN成長工程の後に追加の1分を待ちます。 </li><li>迅速に約630℃までのInAlN成長温度まで上昇します。基板温度を約2分間安定させます。 </li><li>で、AlおよびN *シャッターを開きます。 RHEED強度が減少し、最初の3分以内にプラトーに達する必要があります。 RHEED強度の継続的な減少は、のInAlN成長に有害である、での蓄積を示すことができます。 RHEEDパターンは、滑らかな表面を示し、筋状のままであるべきです。私nおよびアルフラックスは、約0.31と0.36 nmである-2秒-1、/分1.25 nmでのIII族限られた成長率を与えます。 </li><li>希望の障壁の厚さに達した後では、AlおよびN *シャッターを閉じます。 N-豊かな成長のため、合計III族フラックスによって成長率を決定します。別々に成長したのInAlNキャリブレーションサンプルのXRDを使用して、成長速度を測定します。ここに与えられた条件を用いて、15nmでのInAlNバリアについては、12分30秒のシャッターを開きます。 </li></ol></li><li> 中間層とチャネル成長 <ol><li>まず、5秒間のGaシャッターを開け、N個の*のシャッターを開き、GaN系中間層を成長させます。基板温度はまだのInAlNの成長温度であるべきです。 </li><li> AlN中間層を成長させるのGaまたはN *シャッターを閉じずにアルシャッターを開きます。層間のAlフラックスは、理想的にInAlNをバリア層に使用し、別のAl噴散セルを使用して、T同じまたはNの*フラックスよりもわずかに高くなければなりませんOセル温度を変更することは避けてください。ステップ3.2.4を参照してください。 </li><li> N *とAlのシャッターを閉じますが、オープンのGaシャッターを残します。 GaNチャネル温度に基板温度を上昇。 </li><li> 30秒後のGaシャッターを閉じます。再オープンのGaシャッターを（RHEED強度が増加し始めるとすぐまたは）30秒を待ちます。基板は、GaNチャネル成長温度に達するまでのGaシャッターサイクルに進みます。過剰なGaの蓄積を防止しながら、これは表面を保護します。 </li><li>その後、5秒間のGaシャッターを開き、N個の*のシャッターを開き、GaNチャネルを成長させます。 </li><li> GaとN *とメインシャッターを閉じます。 N個の*プラズマをオフにして、N 2ガスの流れを遮断し、200°Cまで基板温度をランプアップします。 </li><li>その日のために終了した場合、そのスタンバイ温度に細胞をランプダウン。 </li><li>その後、250℃未満に減少させ、チャンバ圧力は8×10 -7トル以下に低下するために基板温度を待ち成長室のゲートバルブを開き、バックトロリーにウェーハホルダを転送します。 </li><li> 、バックロードロックにウェハを転送するN 2でベントとウエハを除去するためのステップ2.2の逆に従ってください。成長室のゲートバルブは、ロードロックを開く前に閉鎖されていることを確認し、ロードロックターボポンプのゲートバルブは通気の前に閉じていること。 </li><li>手順に従ってください2.2.3-2.2.5高真空にカセットとロードロックを返すように。 </li></ol></li></ol> 4.キャラクタリゼーション<ol><li>表面形態を確認するために、界面構造の品質をチェックするために、チャネルの成長の間に形成されたかもしれないピット、クラックやGaの液滴をチェックするためにXRDを、光学顕微鏡を用いて、AFM材料の品質を特徴付ける。20,21 </li><li> Ga液滴が存在する場合、化学的に敏感なN極性表面に損傷を与えることなく、液滴を除去するために5〜10分間濃縮HF酸中にウェハを浸します。 </li><li>シートの解像度を測定しますレイトン非接触抵抗の測定値を使用してistance。 </li><li>ホールとCTLM測定とDCとRFトランジスタの特性評価を含む電気特性評価を、可能にするためにサンプルを処理します。9,26 </li></ol>

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	<li>Hughes, W. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Molecular+beam+epitaxy+growth+and+properties+of+GaN+films+on+GaN/SiC+substrates.">Molecular beam epitaxy growth and properties of GaN films on GaN/SiC substrates.</a> J. Vac. Sci. Technol., B. 13 (4), 1571-1577 (1995).</li><li>McSkimming, B. M., Wu, F., Huault, T., Chaix, C., Speck, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Plasma+assisted+molecular+beam+epitaxy+of+GaN+with+growth+rates+2.6+&#181;m/hr.">Plasma assisted molecular beam epitaxy of GaN with growth rates 2.6 &#181;m/hr.</a> J. Cryst. Growth. 386, 168-174 (2014).</li><li>Grandjean, N., Massies, J., Leroux, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nitridation+of+sapphire.+Effect+on+the+optical+properties+of+GaN+epitaxial+overlayers.">Nitridation of sapphire. Effect on the optical properties of GaN epitaxial overlayers.</a> Appl. Phys. Lett. 69 (14), 2071-2073 (1996).</li><li>Corrion, A. L., Wu, F., Speck, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Growth+regimes+during+homoepitaxial+growth+of+GaN+by+ammonia+molecular+beam+epitaxy.">Growth regimes during homoepitaxial growth of GaN by ammonia molecular beam epitaxy.</a> J. Appl. Phys. 112 (5), 054903 (2012).</li><li>Mazumder, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Atom+probe+analysis+of+AlN+interlayers+in+AlGaN/AlN/GaN+heterostructures.">Atom probe analysis of AlN interlayers in AlGaN/AlN/GaN heterostructures.</a> Appl. Phys. Lett. 102 (11), 111603 (2013).</li><li>Feezell, D. F., Speck, J. S., DenBaars, S. P., Nakamura, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Semipolar+(2021)+InGaN/GaN+Light-Emitting+Diodes+for+High-Efficiency+Solid+State+Lighting.">Semipolar (2021) InGaN/GaN Light-Emitting Diodes for High-Efficiency Solid State Lighting.</a> J. Disp. Technol. 9 (4), (2013).</li><li>Hardy, M. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=True+Green+Semipolar+InGaN-Based+Laser+Diodes+Beyond+Critical+Thickness+Limits+Using+Limited+Area+Epitaxy.">True Green Semipolar InGaN-Based Laser Diodes Beyond Critical Thickness Limits Using Limited Area Epitaxy.</a> J. Appl. Phys. 114 (18), 183101 (2013).</li><li>Wong, M. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=N-polar+GaN+epitaxy+and+high+electron+mobility+transistors.">N-polar GaN epitaxy and high electron mobility transistors.</a> Semicond. Sci. Technol. 28 (7), 074009 (2013).</li><li>Hardy, M. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Charge+control+in+N-polar+InAlN+high-electron-mobility+transistors+grown+by+plasma-assisted+molecular+beam+epitaxy.">Charge control in N-polar InAlN high-electron-mobility transistors grown by plasma-assisted molecular beam epitaxy.</a> J. Vac. Sci. Technol., B. 33 (6), 061207 (2015).</li><li>Piquette, E. C., Bridger, P. M., Beach, R. A., McGill, T. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+Buffer+Layer+and+III/V+Ratio+on+the+Surface+Morphology+of+GaN+Grown+by+MBE.">Effect of Buffer Layer and III/V Ratio on the Surface Morphology of GaN Grown by MBE.</a> Symposium G '-' GaN and Related Alloys. , (1998).</li><li>Tarsa, E. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Homoepitaxial+growth+of+GaN+under+Ga-stable+and+N-stable+conditions+by+plasma-assisted+molecular+beam+epitaxy.">Homoepitaxial growth of GaN under Ga-stable and N-stable conditions by plasma-assisted molecular beam epitaxy.</a> J. Appl. Phys. 82 (11), 5472-5479 (1997).</li><li>Kuzmik, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Power+electronics+on+InAlN/(In)GaN:+Prospect+for+a+record+performance.">Power electronics on InAlN/(In)GaN: Prospect for a record performance.</a> IEEE Electron Device Lett. 22 (11), 510-512 (2001).</li><li>Fern&#225;ndez-Garrido, S., Ga&#269;evi&#263;, &. #. 3. 8. 1. ;., Calleja, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+comprehensive+diagram+to+grow+InAlN+alloys+by+plasma-assisted+molecular+beam+epitaxy.">A comprehensive diagram to grow InAlN alloys by plasma-assisted molecular beam epitaxy.</a> Appl. Phys. Lett. 93 (19), 191907 (2008).</li><li>Katzer, D. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Molecular+beam+epitaxy+of+InAlN&#8725;GaN+heterostructures+for+high+electron+mobility+transistors.">Molecular beam epitaxy of InAlN&#8725;GaN heterostructures for high electron mobility transistors.</a> J. Vac. Sci. Technol., B. 23 (3), 1204-1208 (2005).</li><li>Kaun, S. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=GaN-based+high-electron-mobility+transistor+structures+with+homogeneous+lattice-matched+InAlN+barriers+grown+by+plasma-assisted+molecular+beam+epitaxy.">GaN-based high-electron-mobility transistor structures with homogeneous lattice-matched InAlN barriers grown by plasma-assisted molecular beam epitaxy.</a> Semicond. Sci. Technol. 29 (4), 045011 (2014).</li><li>Hoke, W. E., Torabi, A., Mosca, J. J., Kennedy, T. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thermodynamic+analysis+of+cation+incorporation+during+molecular+beam+epitaxy+of+nitride+films+using+metal-rich+growth+conditions.">Thermodynamic analysis of cation incorporation during molecular beam epitaxy of nitride films using metal-rich growth conditions.</a> J. Vac. Sci. Technol., B. 25 (3), 978-982 (2007).</li><li>Koblm&#252;ller, G., Reurings, F., Tuomisto, F., Speck, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Influence+of+Ga/N+ratio+on+morphology,+vacancies,+and+electrical+transport+in+GaN+grown+by+molecular+beam+epitaxy+at+high+temperature.">Influence of Ga/N ratio on morphology, vacancies, and electrical transport in GaN grown by molecular beam epitaxy at high temperature.</a> Appl. Phys. Lett. 97 (19), 191915 (2010).</li><li>Zhou, L., Smith, D. J., McCartney, M. R., Katzer, D. S., Storm, D. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Observation+of+vertical+honeycomb+structure+in+InAlN&#8725;GaN+heterostructures+due+to+lateral+phase+separation.">Observation of vertical honeycomb structure in InAlN&#8725;GaN heterostructures due to lateral phase separation.</a> Appl. Phys. Lett. 90 (8), 081917 (2007).</li><li>Ahmadi, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Elimination+of+columnar+microstructure+in+N-face+InAlN,+lattice-matched+to+GaN,+grown+by+plasma-assisted+molecular+beam+epitaxy+in+the+N-rich+regime.">Elimination of columnar microstructure in N-face InAlN, lattice-matched to GaN, grown by plasma-assisted molecular beam epitaxy in the N-rich regime.</a> Appl. Phys. Lett. 104 (7), 072107 (2014).</li><li>Hardy, M. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Morphological+and+microstructural+stability+of+N-polar+InAlN+thin+films+grown+on+free-standing+GaN+substrates+by+molecular+beam+epitaxy.">Morphological and microstructural stability of N-polar InAlN thin films grown on free-standing GaN substrates by molecular beam epitaxy.</a> J. Vac. Sci. Technol., A. 34 (2), 021512 (2016).</li><li>Hardy, M. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Indium+incorporation+dynamics+in+N-polar+InAlN+thin+films+grown+by+plasma-assisted+molecular+beam+epitaxy+on+freestanding+GaN+substrates.">Indium incorporation dynamics in N-polar InAlN thin films grown by plasma-assisted molecular beam epitaxy on freestanding GaN substrates.</a> J. Cryst. Growth. 245, (2015).</li><li>Leszczynski, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Indium+incorporation+into+InGaN+and+InAlN+layers+grown+by+metalorganic+vapor+phase+epitaxy.">Indium incorporation into InGaN and InAlN layers grown by metalorganic vapor phase epitaxy.</a> J. Cryst. Growth. 318 (1), 496-499 (2011).</li><li>Storm, D. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultrathin-barrier+AlN/GaN+heterostructures+grown+by+rf+plasma-assisted+molecular+beam+epitaxy+on+freestanding+GaN+substrates.">Ultrathin-barrier AlN/GaN heterostructures grown by rf plasma-assisted molecular beam epitaxy on freestanding GaN substrates.</a> J. Cryst. Growth. 380, 14-17 (2013).</li><li>Storm, D. F., Katzer, D. S., Meyer, D. J., Binari, S. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Oxygen+incorporation+in+homoepitaxial+N-polar+GaN+grown+by+radio+frequency-plasma+assisted+molecular+beam+epitaxy:+Mitigation+and+modeling.">Oxygen incorporation in homoepitaxial N-polar GaN grown by radio frequency-plasma assisted molecular beam epitaxy: Mitigation and modeling.</a> J. Appl. Phys. 112 (1), 013507 (2012).</li><li>Storm, D. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+interfacial+oxygen+on+the+microstructure+of+MBE-grown+homoepitaxial+N-polar.">Effect of interfacial oxygen on the microstructure of MBE-grown homoepitaxial N-polar.</a> J. Cryst. Growth. 409, 14 (2014).</li><li>Meyer, D. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High+Electron+Velocity+Submicrometer+AlN/GaN+MOS-HEMTs+on+Freestanding+GaN+Substrates.">High Electron Velocity Submicrometer AlN/GaN MOS-HEMTs on Freestanding GaN Substrates.</a> IEEE Electron Device Lett. 34, 199 (2013).</li><li>Moseley, M., Billingsley, D., Henderson, W., Trybus, E., Doolittle, W. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transient+atomic+behavior+and+surface+kinetics+of+GaN.">Transient atomic behavior and surface kinetics of GaN.</a> J. Appl. Phys. 106 (1), 014905 (2009).</li><li>Koblm&#252;ller, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ga+Adlayer+Governed+Surface+Defect+Evolution+of+(0001)GaN+Films+Grown+by+Plasma-Assisted+Molecular+Beam+Epitaxy.">Ga Adlayer Governed Surface Defect Evolution of (0001)GaN Films Grown by Plasma-Assisted Molecular Beam Epitaxy.</a> Jpn. J. Appl. Phys. 44 (28), L906-L908 (2005).</li><li>Poblenz, C., Waltereit, P., Speck, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Uniformity+and+control+of+surface+morphology+during+growth+of+GaN+by+molecular+beam+epitaxy.">Uniformity and control of surface morphology during growth of GaN by molecular beam epitaxy.</a> J. Vac. Sci. Technol., B. 23 (4), 1379-1385 (2005).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

高品質のGaNバッファ層の成長は、任意のIII族窒化物HEMTに高い電子移動度を達成するために重要です。 N極性のInAlN HEMTの場合には、バッファ層の成長は、全てのGa前のInAlNの成長表面から除去することが必要条件によって複雑になります。金属変調エピタキシー、27は中間のGaカバレッジとGa液滴蓄積レジーム、28の縁部に成長条件を使用して、または連続的なN *を可能に...

分子線エピタキシー（MBE）が成長膜中の低不純物混入を確実にするために10 -11トルという低いベース圧力に超高真空環境を使用する多用途のエピタキシャル薄膜成長技術です。エピタキシャル成長層の組成及び成長速度は、各噴散セルの温度、および様々な原料の、従って蒸発フラックスを制御することによって決定されます。活性窒素（N *）フラックスのいずれかN 2プラズマ1,2-（RFプラズマによって設けられているIII族窒化物のエピタキシャル成長の場合には、III族元素（で、AlやGaを）は、典型的には流出セルによって提供されます-assisted MBE：PAMBEまたはRFMBE）又はアンモニア（NH 3 -MBE）-3,4- MBE成長は、より低い成長温度や、有機金属化学気相堆積のような他のエピタキシャル成長手法、よりシャープな界面急峻性によって特徴付けられる5概略図が示されています。 図1インチ <pクラス= &quot;jove_content&quot;&gt; <img alt="図1" src="/files/ftp_upload/54775/54775fig1.jpg" /> 図1：MBEシステムの概略的なロードロック、搬送システム、ガス放出ステーションと成長室を模式的に示す<a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54775/54775fig1large.jpg" target="_blank">。この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。</a> III族窒化物結晶方位の多様を有する基板上に成長させることができます。最も一般的に使用される方向は、バリア層、典型的にはAlGaNから、及びGaNチャネル間の偏光の差を利用してドーピングすることなく、二次元電子ガスを形成することができるGa極性のC -planeあります。 GaNの非極性様々なおよび半極性の向きが原因また、HEMTのアプリケーション情報のために、これらの向きはあまり望ましくなり6,7量子井戸、で減少偏光効果にオプトエレクトロニクスのための重要な注目を集めていますナノ秒。 N極性配向デバイス起因従来のGa極性デバイスに比べていくつかの固有の利点を次世代の高周波HEMTの動作のために魅力的である。 図2に示すように8 N極デバイスでのバリア層が得られ、GaNチャネルの下に成長させますチャネルの静電制御を補助し、GaNチャネルに簡単に現在のアクセスを可能にし、接触抵抗を低減しつつ、短チャネル効果を減少させる天然の背面障壁です。チャネルの厚さが、高周波デバイス用縮小されるバリア設計はフェルミレベルピニング効果により失われたチャネル電荷を補償するように修正することができるように、バリアはまた、チャンネルとは別に制御することができます。 <img alt="図2" src="/files/ftp_upload/54775/54775fig2.jpg" /> 図2：比較例のための（a）は N極HEMT及び（b）は Ga極性HEMTのエピタキシャル層の概略的な層構造ISON。 <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54775/54775fig2large.jpg" target="_blank">この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。</a> 高速で使用したHEMTは、高電力増幅器は、通常、SiCの高い熱伝導性を利用するためにSiC基板上に成長させます。低貫通転位密度のGaN自立基板9従って、高周波性能を向上させる、電子移動度を向上させるために使用することができます。 AlN核生成層の成長に続いて、厚いGaNバッファは、空間的にHEMTのチャネルから再成長界面の不純物を分離し、電気的分離を改善するために成長させます。他のIII-V材料とは異なり、PAMBEによって成長させたGaNは、典型的には、平滑な表面形態を達成するために、1よりも大きなグループIII / V比、 即ち 、金属リッチな条件、10,11と成長条件を必要とします。 xはアル1- X Nは、ALTERですネイティブバリアIII族窒化物HEMTのための材料、およびそれが格子は、x≈0.18のためのGaNに整合し、その高い自発分極によるのAlGaN障壁に2倍以上のチャネル電荷の相対を生成することができます成長させることができるため、最近大きな注目を受けている。12月15日とは異なり、 AlGaN障壁は、Gaが16は、このように表面がGaリッチGaNバッファ層の成長前のInAlNの成長の後に過剰のGaの自由であることを確認するために注意しなければなりません、のInAlN層にInに優先的に組み込む予定。 表面上のGaの制御は、Gaを液滴形成のために必要な磁束よりもわずかに小さいGaフラックスを補給することによって達成することができます。しかし、この成長窓が小さく、不十分なGaの表面被覆率は、過剰のGaフラックスはジョージア蓄積および巨視的な液滴の形成をもたらすであろうしながら表面モフォロジーがプラトー/トレンチ形態に低下します。17、反射高エネルギー電子回折（RHEED）INTENS<html>性は、Gaの蓄積および脱着を監視するために使用することができます。 GAの表面被覆率は、RHEED強度の減少、及びGaを閉じるとの間の遅れによって示され（かつN *）シャッターおよび図3に示すようにRHEED強度の最初の増加は、GAの蓄積を示しています。 <img alt="図3" src="/files/ftp_upload/54775/54775fig3.jpg" /> 図3：トリガ取込みを用いて回転下で取得されRHEEDパターンから測定したRHEED強度 RHEED強度信号とGaのカバレッジを監視します 。不十分Gaフラックスはシャッター（図示せず）を閉じた後に強度の即時の増加によって示されます。飽和/理想的なGaのカバレッジがシャッターの閉鎖と突然のRHEED増白と初期のRHEED光沢の遅れだけでなく、より長い60秒を取って最大強度の回復が得られ、より緩やかな強度増加の両方として見に過剰のGaカバレッジ間の遅延によって示されています。コム/ファイル/ ftp_upload / 54775 / 54775fig3large.jpg &quot;ターゲット=&quot; _空白 &quot;&gt;この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。 PAMBEによってInAlNを実現高品質で豊富な境界によって囲まれたAlリッチドメインからなる「ハニカム」微細構造が得られ、横組成変動の存在によって複雑になる。この微細構造の18除去は、約50の基板温度を使用することによって達成されますN極性のInAlNのために脱着の発症、15,19,20または約630℃以上のC°。この高温成長レジームでは、中のXのAl 1-×N個の組成物は、取り込みに低い結果として、より高い温度で、基板温度の強い関数です。フラックスは、実際には、磁束の最大フラックスが増加して取り込み効率の低下によって制限されるが、蒸発によって失わに補償するために増加させることができます基板温度を低下させるか、フラックスの増加、成長速度も起因」効果を埋め込むには、「にIn組成を増加させることができる増大に加えて21、着信Al原子トラップ内と蒸発を防ぐ。21,22高いです成長率は比例で及びAlフラックスを増加させることによって達成することができます。 Nリッチ成長条件を維持するために、N *は、N 2の流量を増加させるプラズマチャンバの設計を改善する、または開口プレート穴を増やす、RFプラズマ電力を増加させることによって達成することができるだけでなく大きくする必要があります密度。 InAlNベースのHEMTで追加のエピタキシャル層は、GaNとAlN中間層（ILS）とGaNチャネルが含まれます。バリアとチャネルとの間に挿入されたAlN ILは、移動度μだけでなく、チャネルシート電荷密度のn 秒を増やすことができます 。移動度の増加は、InAlNをBの電子波動関数の重なりを低減することに起因しますarrierとその後の合金散乱。9のAlN ILの高品質な成長を確保するためには、Gaフラックスの過剰な界面活性剤として機能するように成長中に供給されています。 GaN系ILは、チャネル電荷を低減しつつ、さらに移動度を向上させるためのAlN ILとバリアの間で使用することができます。 GaNチャネルは、イオン液体と、チャネルしかしバリアの継続的な成長を可能にするのInAlNバリアと同じ温度で成長させることができます。改善された移動度は、AlN IL後に成長を中断し、GaNチャネルを成長する前に成長温度を増加させることにより得られました。この場合、保護のGa表面被覆率は、移動度の低下を防ぐために、割り込みの間、維持されなければなりません。 以下のプロトコルは、N極性GaN基板上に成長させたのInAlNバリアのHEMTに特異的に適用されます。これは、直接に50nm厚NリッチAlN層を含むことにより、C-極性4H-または6H-SiCの基板上での成長に拡張することができます。

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="749">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:309px;">Freestanding N-polar GaN wafer</td>
			<td style="width:145px;">Kyma</td>
			<td style="width:128px;"></td>
			<td style="width:167px;">10 mm x 10 mm</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:309px;">C-polar SiC wafer</td>
			<td style="width:145px;">Cree</td>
			<td style="width:128px;">W4TRE0R-L600</td>
			<td>3 inch diameter</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:309px;">Microelectronics grade acetone</td>
			<td style="width:145px;">Fischer Scientific</td>
			<td style="width:128px;">A18-4</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:309px;">Microelectronics grade isoproponal</td>
			<td style="width:145px;">J.T. Baker</td>
			<td style="width:128px;">9079-05/JT9079-5</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:309px;">Al source material (6N5 pure)</td>
			<td style="width:145px;">UMC</td>
			<td>ALR62060I</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:309px;">Ga source material (7N pure)</td>
			<td style="width:145px;">UMC</td>
			<td>GA701</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:309px;">In source material (7N pure)</td>
			<td style="width:145px;">UMC</td>
			<td>IN750</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:309px;">ULSI N2 source gas (6N pure)</td>
			<td style="width:145px;">Matheson Tri-gas</td>
			<td>G2659906D</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:309px;">PRO-75 MBE system</td>
			<td style="width:145px;">OmicronScientia</td>
			<td style="width:128px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

plasma-assisted molecular beam epitaxy of n-polar inaln-barrier high-electron-mobility transistors

プラズマ支援分子線エピタキシーは、高品質の高電子移動度トランジスタ（HEMTの）ために必要な滑らかな、急峻界面でIII族窒化物薄膜とヘテロ構造のエピタキシャル成長に適しています。手順は、ウェハ製造と緩衝層、InAlNを障壁層はAlNとGaNの中間層とGaNチャネルの成長を含むN極性のInAlNのHEMTの成長のために提示されています。プロセスの各ステップでの重要な問題は、このようなのGa GaNバッファへの蓄積、InAlNを組成均一性に及ぼす温度の役割、とAlN中間層と前GaNチャネル成長への割り込み中のGaフラックスの使用を避けるように、識別されます。組成的均質N極性のInAlN薄膜は0.19 nmと低表面二乗平均平方根粗さで実証され、のInAlN系HEMT構造は、シート電荷密度を有するデバイスのために1,750 cm 2の/ V∙秒という高い移動度を有すると報告されています1.7×10の13センチメートル-2。

X線回折（XRD） 図4のN極性GaN基板上に成長させた図示のInAlN薄膜のスキャンは、（a）は、シングル50と200nmの厚さのフィルムの両方にピークに達しています。厚さ50nmのInAlN膜のXRDスキャンはPendellösungが非常に高い界面品質を示す、順序第 15までの縞示します。 図4の非対称逆格子空間マップ（b）は、厚さ200nmの...

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Plasma-assisted Molecular Beam Epitaxy of N-polar InAlN-barrier High-electron-mobility Transistors

分子線エピタキシーは、N極性のInAlNバリア高電子移動度トランジスタ（HEMTの）を成長させるために使用されます。 1,750 cm 2の/ V∙秒という高い移動度を有する滑らかな、組成的に均質のInAlN層とのHEMTのウエハ製剤の制御、層の成長条件とエピタキシャル構造をもたらします。

N極性のInAlNバリア高電子移動度トランジスタのプラズマ支援分子線エピタキシ

Plasma-assisted molecular beam epitaxy is well suited for the epitaxial growth of III-nitride thin films and heterostructures with smooth, abrupt ...

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Research

JoVE Journal

Engineering

8.5K ビュー.  Naval Research Laboratory. 分子線エピタキシーは、N極性のInAlNバリア高電子移動度トランジスタ（HEMTの）を成長させるために使用されます。 1,750 cm 2の/ V∙秒という高い移動度を有する滑らかな、組成的に均質のInAlN層とのHEMTのウエハ製剤の制御、層の成長条件とエピタキシャル構造をもたらします。 

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Molecular Beam Mass Spectrometry With Tunable Vacuum Ultraviolet (VUV) Synchrotron Radiation

Tunable soft ionization coupled to mass spectroscopy is a powerful method to investigate isolated molecules, complexes and clusters and their spectroscopy and dynamics1-4. Fundamental studies of photoionization processes of biomolecules provide information about the electronic structure of these systems. Furthermore determinations of ionization energies and other properties of biomolecules in the gas phase are not trivial, and these experiments provide a platform to generate these data. We have developed a thermal vaporization technique coupled with supersonic molecular beams that provides a gentle way to transport these species into the gas phase. Judicious combination of source gas and temperature allows for formation of dimers and higher clusters of the DNA bases. The focus of this particular work is on the effects of non-covalent interactions, i.e., hydrogen bonding, stacking, and electrostatic interactions, on the ionization energies and proton transfer of individual biomolecules, their complexes and upon micro-hydration by water1, 5-9.
We have performed experimental and theoretical characterization of the photoionization dynamics of gas-phase uracil and 1,3-dimethyluracil dimers using molecular beams coupled with synchrotron radiation at the Chemical Dynamics Beamline10 located at the Advanced Light Source and the experimental details are visualized here. This allowed us to observe the proton transfer in 1,3-dimethyluracil dimers, a system with pi stacking geometry and with no hydrogen bonds1. Molecular beams provide a very convenient and efficient way to isolate the sample of interest from environmental perturbations which in return allows accurate comparison with electronic structure calculations11, 12. By tuning the photon energy from the synchrotron, a photoionization efficiency (PIE) curve can be plotted which informs us about the cationic electronic states. These values can then be compared to theoretical models and calculations and in turn, explain in detail the electronic structure and dynamics of the investigated species 1, 3.

Molecular Beam Mass Spectrometry With Tunable Vacuum Ultraviolet VUV Synchrotron Radiation

A molecular beam coupled to tunable vacuum ultraviolet photoionization mass spectrometer at a synchrotron provides a convenient tool to explore the electronic structure of isolated gas phase molecules and clusters. Proton transfer mechanisms in DNA base dimers were elucidated with this technique.

波長可変真空紫外（VUV）放射光を用いた分子線質量分析

Tunable soft ionization coupled to mass spectroscopy is a powerful method to investigate isolated molecules, complexes and clusters and their spectroscopy ...

工学

Spatial Separation of Molecular Conformers and Clusters

Gas-phase molecular physics and physical chemistry experiments commonly use supersonic expansions through pulsed valves for the production of cold molecular beams. However, these beams often contain multiple conformers and clusters, even at low rotational temperatures. We present an experimental methodology that allows the spatial separation of these constituent parts of a molecular beam expansion. Using an electric deflector the beam is separated by its mass-to-dipole moment ratio, analogous to a bender or an electric sector mass spectrometer spatially dispersing charged molecules on the basis of their mass-to-charge ratio. This deflector exploits the Stark effect in an inhomogeneous electric field and allows the separation of individual species of polar neutral molecules and clusters. It furthermore allows the selection of the coldest part of a molecular beam, as low-energy rotational quantum states generally experience the largest deflection. Different structural isomers (conformers) of a species can be separated due to the different arrangement of functional groups, which leads to distinct dipole moments. These are exploited by the electrostatic deflector for the production of a conformationally pure sample from a molecular beam. Similarly, specific cluster stoichiometries can be selected, as the mass and dipole moment of a given cluster depends on the degree of solvation around the parent molecule. This allows experiments on specific cluster sizes and structures, enabling the systematic study of solvation of neutral molecules.

We present a technique that allows the spatial separation of different conformers or clusters present in a molecular beam. An electrostatic deflector is used to separate species by their mass-to-dipole moment ratio, leading to the production of gas-phase ensembles of a single conformer or cluster stoichiometry.

分子適合体とクラスターの空間的分離

Gas-phase molecular physics and physical chemistry experiments commonly use supersonic expansions through pulsed valves for the production of cold ...

Measurement of X-ray Beam Coherence along Multiple Directions Using 2-D Checkerboard Phase Grating

A procedure for a technique to measure the transverse coherence of synchrotron radiation X-ray sources using a single phase grating interferometer is reported. The measurements were demonstrated at the 1-BM bending magnet beamline of the Advanced Photon Source (APS) at Argonne National Laboratory (ANL). By using a 2-D checkerboard &#960;/2 phase-shift grating, transverse coherence lengths were obtained along the vertical and horizontal directions as well as along the 45&#176; and 135&#176; directions to the horizontal direction. Following the technical details specified in this paper, interferograms were measured at different positions downstream of the phase grating along the beam propagation direction. Visibility values of each interferogram were extracted from analyzing harmonic peaks in its Fourier Transformed image. Consequently, the coherence length along each direction can be extracted from the evolution of visibility as a function of the grating-to-detector distance. The simultaneous measurement of coherence lengths in four directions helped identify the elliptical shape of the coherence area of the Gaussian-shaped X-ray source. The reported technique for multiple-direction coherence characterization is important for selecting the appropriate sample size and orientation as well as for correcting the partial coherence effects in coherence scattering experiments. This technique can also be applied for assessing coherence preserving capabilities of X-ray optics.

The measurement protocol and data analysis procedure are given for obtaining transverse coherence of a synchrotron radiation X-ray source along four directions simultaneously using a single 2-D checkerboard phase grating. This simple technique can be applied for complete transverse coherence characterization of X-ray sources and X-ray optics.

2次元チェッカーボード位相格子を使用して複数の方向に沿ってX線ビームコヒーレンスの測定

A procedure for a technique to measure the transverse coherence of synchrotron radiation X-ray sources using a single phase grating interferometer is ...

Speciation and Bioavailability Measurements of Environmental Plutonium Using Diffusion in Thin Films

The biological uptake of plutonium (Pu) in aquatic ecosystems is of particular concern since it is an alpha-particle emitter with long half-life which can potentially contribute to the exposure of biota and humans. The diffusive gradients in thin films technique is introduced here for in-situ measurements of Pu bioavailability and speciation. A diffusion cell constructed for laboratory experiments with Pu and the newly developed protocol make it possible to simulate the environmental behavior of Pu in model solutions of various chemical compositions. Adjustment of the oxidation states to Pu(IV) and Pu(V) described in this protocol is essential in order to investigate the complex redox chemistry of plutonium in the environment. The calibration of this technique and the results obtained in the laboratory experiments enable to develop a specific DGT device for in-situ Pu measurements in freshwaters. Accelerator-based mass-spectrometry measurements of Pu accumulated by DGTs in a karst spring allowed determining the bioavailability of Pu in a mineral freshwater environment. Application of this protocol for Pu measurements using DGT devices has a large potential to improve our understanding of the speciation and the biological transfer of Pu in aquatic ecosystems.

The technique of diffusive gradients in thin films (DGT) is proposed for speciation studies of plutonium. This protocol describes diffusion experiments probing the behavior of Pu(IV) and Pu(V) in presence of organic matter. DGTs deployed in a karstic spring allow assessment of the bioavailability of Pu.

薄膜における拡散を用いた環境プルトニウムのスペシエーションと生物学的利用能の測定

The biological uptake of plutonium (Pu) in aquatic ecosystems is of particular concern since it is an alpha-particle emitter with long half-life which can ...

Effect of Bending on the Electrical Characteristics of Flexible Organic Single Crystal-based Field-effect Transistors

The charge transport in an organic semiconductor depends highly on the molecular packing in the crystal, which influences the electronic coupling immensely. However, in soft electronics, in which organic semiconductors play a critical role, the devices will be bent or folded repeatedly. The effect of bending on the crystal packing and thus the charge transport is crucial to the performance of the device. In this manuscript, we describe the protocol to bend a single crystal of 5,7,12,16-tetrachloro-6,13-diazapentacene (TCDAP) in the field-effect transistor configuration and to obtain reproducible I-V characteristics upon bending the crystal. The results show that bending a field-effect transistor prepared on a flexible substrate results in nearly reversible yet opposite trends in charge mobility, depending on the bending direction. The mobility increases when the device is bent toward the top gate/dielectric layer (upward, compressive state) and decreases when bent toward the crystal/substrate side (downward, tensile state). The effect of bending curvature was also observed, with greater mobility change resulting from higher bending curvature. It is suggested that the intermolecular &#960;-&#960; distance changes upon bending, thereby influencing the electronic coupling and the subsequent carrier transport ability.

This manuscript describes the bending process of an organic single crystal-based field-effect transistor to maintain a functioning device for electronic property measurement. The results suggest that bending causes changes in the molecular spacing in the crystal and thus in the charge hopping rate, which is important in flexible electronics.

フレキシブル有機単結晶ベースの電界効果トランジスタの電気的特性に曲げの影響

The charge transport in an organic semiconductor depends highly on the molecular packing in the crystal, which influences the electronic coupling ...

Focused Ion Beam Fabrication of LiPON-based Solid-state Lithium-ion Nanobatteries for In Situ Testing

Solid-state electrolytes are a promising replacement for current organic liquid electrolytes, enabling higher energy densities and improved safety of lithium-ion (Li-ion) batteries. However, a number of setbacks prevent their integration into commercial devices. The main limiting factor is due to nanoscale phenomena occurring at the electrode/electrolyte interfaces, ultimately leading to degradation of battery operation. These key problems are highly challenging to observe and characterize as these batteries contain multiple buried interfaces. One approach for direct observation of interfacial phenomena in thin film batteries is through the fabrication of electrochemically active nanobatteries by a focused ion beam (FIB). As such, a reliable technique to fabricate nanobatteries was developed and demonstrated in recent work. Herein, a detailed protocol with a step-by-step process is presented to enable the reproduction of this nanobattery fabrication process. In particular, this technique was applied to a thin film battery consisting of LiCoO2/LiPON/a-Si, and has further been previously demonstrated by in situ cycling within a transmission electron microscope.

Focused Ion Beam Fabrication of LiPON-based Solid-state Lithium-ion Nanobatteries for In Situ Testing

A protocol for the fabrication of electrochemically active LiPON-based solid-state lithium-ion nanobatteries using a focused ion beam is presented.

その場でテスト用 LiPON ベース固体リチウム イオン Nanobatteries の集束イオンビーム ビーム加工

Solid-state electrolytes are a promising replacement for current organic liquid electrolytes, enabling higher energy densities and improved safety of ...

Fabrication of Schottky Diodes on Zn-polar BeMgZnO/ZnO Heterostructure Grown by Plasma-assisted Molecular Beam Epitaxy

Heterostructure field effect transistors (HFETs) utilizing a two dimensional electron gas (2DEG) channel have a great potential for high speed device applications. Zinc oxide (ZnO), a semiconductor with a wide bandgap (3.4 eV) and high electron saturation velocity has gained a great deal of attention as an attractive material for high speed devices. Efficient gate modulation, however, requires high-quality Schottky contacts on the barrier layer. In this article, we present our Schottky diode fabrication procedure on Zn-polar BeMgZnO/ZnO heterostructure with high density 2DEG which is achieved through strain modulation and incorporation of a few percent Be into the MgZnO-based barrier during growth by molecular beam epitaxy (MBE). To achieve high crystalline quality, nearly lattice-matched high-resistivity GaN templates grown by metal-organic chemical vapor deposition (MOCVD) are used as the substrate for the subsequent MBE growth of the oxide layers. To obtain the requisite Zn-polarity, careful surface treatment of GaN templates and control over the VI/II ratio during the growth of low temperature ZnO nucleation layer are utilized. Ti/Au electrodes serve as Ohmic contacts, and Ag electrodes deposited on the O2 plasma pretreated BeMgZnO surface are used for Schottky contacts.

Attainment of high-quality Schottky contacts is imperative for achieving efficient gate modulation in heterostructure field effect transistors (HFETs). We present the fabrication methodology and characteristics of Schottky diodes on Zn-polar BeMgZnO/ZnO heterostructures with high-density two dimensional electron gas (2DEG), grown by plasma-assisted molecular beam epitaxy on GaN templates.

プラズマ援用分子線エピタキシー法により成長した Zn 極性 ZnO/BeMgZnO へテロ構造をショットキー ダイオードの作製

Heterostructure field effect transistors (HFETs) utilizing a two dimensional electron gas (2DEG) channel have a great potential for high speed device ...

Single-Digit Nanometer Electron-Beam Lithography with an Aberration-Corrected Scanning Transmission Electron Microscope

We demonstrate extension of electron-beam lithography using conventional resists and pattern transfer processes to single-digit nanometer dimensions by employing an aberration-corrected scanning transmission electron microscope as the exposure tool. Here, we present results of single-digit nanometer patterning of two widely used electron-beam resists: poly (methyl methacrylate) and hydrogen silsesquioxane. The method achieves sub-5 nanometer features in poly (methyl methacrylate) and sub-10 nanometer resolution in hydrogen silsesquioxane. High-fidelity transfer of these patterns into target materials of choice can be performed using metal lift-off, plasma etch, and resist infiltration with organometallics.

We use an aberration-corrected scanning transmission electron microscope to define single-digit nanometer patterns in two widely-used electron-beam resists: poly (methyl methacrylate) and hydrogen silsesquioxane. Resist patterns can be replicated in target materials of choice with single-digit nanometer fidelity using liftoff, plasma etching, and resist infiltration by organometallics.

収差補正走査透過電子顕微鏡と 1 桁台のナノメートルの電子ビーム露光

We demonstrate extension of electron-beam lithography using conventional resists and pattern transfer processes to single-digit nanometer dimensions by ...

Preparing an Isotopically Pure 229Th Ion Beam for Studies of 229mTh

A methodology is described to generate an isotopically pure 229Th ion beam in the 2+ and 3+ charge states. This ion beam enables one to investigate the low-lying isomeric first excited state of 229Th at an excitation energy of about 7.8(5) eV and a radiative lifetime of up to 104 seconds. The presented method allowed for a first direct identification of the decay of the thorium isomer, laying the foundations to study its decay properties as prerequisite for an optical control of this nuclear transition. High energy 229Th ions are produced in the &#945;&#160;decay of a radioactive 233U source. The ions are thermalized in a buffer-gas stopping cell, extracted and subsequently an ion beam is formed. This ion beam is mass purified by a quadrupole-mass separator to generate a pure ion beam. In order to detect the isomeric decay, the ions are collected on the surface of a micro-channel plate detector, where electrons, as emitted in the internal conversion decay of the isomeric state, are observed.

Preparing an Isotopically Pure 229Th Ion Beam for Studies of 229mTh

We present a protocol for the generation of an isotopically purified low-energy 229Th ion beam from a 233U source. This ion beam is used for the direct detection of the 229mTh ground-state decay via the internal-conversion decay channel. We also measure the internal conversion lifetime of 229mTh as well.

229mThの研究のための同位位板純粋な229Thイオンビームの準備

A methodology is described to generate an isotopically pure 229Th ion beam in the 2+ and 3+ charge states. This ion beam enables one to investigate the ...

Demonstration of Equal-Intensity Beam Generation by Dielectric Metasurfaces

The fabrication and characterization protocol for a metasurface beam splitter, enabling equal-intensity beam generation, is demonstrated. Hydrogenated amorphous silicon (a-Si:H) is deposited on the fused silica substrate, using plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD). Typical amorphous silicon deposited by evaporation causes severe optical loss, impinging the operation at visible frequencies. Hydrogen atoms inside the amorphous silicon thin film can reduce the structural defects, improving optical loss. Nanostructures of a few hundreds of nanometers are required for the operation of metasurfaces in the visible frequencies. Conventional photolithography or direct laser writing is not feasible when fabricating such small structures, due to the diffraction limit. Hence, electron beam lithography (EBL) is utilized to define a chromium (Cr) mask on the thin film. During this process, the exposed resist is developed at a cold temperature to slow down the chemical reaction and make the pattern edges sharper. Finally, a-Si:H is etched along the mask, using inductively coupled plasma&#8211;reactive ion etching (ICP-RIE). The demonstrated method is not feasible for large-scale fabrication due to the low throughput of EBL, but it can be improved upon by combining it with nanoimprint lithography. The fabricated device is characterized by a customized optical setup consisting of a laser, polarizer, lens, power meter, and charge-coupled device (CCD). By changing the laser wavelength and polarization, the diffraction properties are measured. The measured diffracted beam powers are always equal, regardless of the incident polarization, as well as wavelength.

A protocol for the fabrication and optical characterization of dielectric metasurfaces is presented. This method can be applied to the fabrication of not only beam splitters, but also of general dielectric metasurfaces, such as lenses, holograms, and optical cloaks.

誘電メタサーフェスによる等強度ビーム生成の実証

The fabrication and characterization protocol for a metasurface beam splitter, enabling equal-intensity beam generation, is demonstrated. Hydrogenated ...

N極性のInAlNバリア高電子移動度トランジスタのプラズマ支援分子線エピタキシ

要約

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波長可変真空紫外（VUV）放射光を用いた分子線質量分析

分子適合体とクラスターの空間的分離

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薄膜における拡散を用いた環境プルトニウムのスペシエーションと生物学的利用能の測定

フレキシブル有機単結晶ベースの電界効果トランジスタの電気的特性に曲げの影響

その場でテスト用 LiPON ベース固体リチウムイオン Nanobatteries の集束イオンビームビーム加工

プラズマ援用分子線エピタキシー法により成長した Zn 極性 ZnO/BeMgZnO へテロ構造をショットキーダイオードの作製

収差補正走査透過電子顕微鏡と 1 桁台のナノメートルの電子ビーム露光

^229mThの研究のための同位位板純粋^な229Thイオンビームの準備

誘電メタサーフェスによる等強度ビーム生成の実証

N極性のInAlNバリア高電子移動度トランジスタのプラズマ支援分子線エピタキシ

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波長可変真空紫外（VUV）放射光を用いた分子線質量分析

分子適合体とクラスターの空間的分離

2次元チェッカーボード位相格子を使用して複数の方向に沿ってX線ビームコヒーレンスの測定

薄膜における拡散を用いた環境プルトニウムのスペシエーションと生物学的利用能の測定

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プラズマ援用分子線エピタキシー法により成長した Zn 極性 ZnO/BeMgZnO へテロ構造をショットキー ダイオードの作製

収差補正走査透過電子顕微鏡と 1 桁台のナノメートルの電子ビーム露光

229mThの研究のための同位位板純粋な229Thイオンビームの準備

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その場でテスト用 LiPON ベース固体リチウムイオン Nanobatteries の集束イオンビームビーム加工

プラズマ援用分子線エピタキシー法により成長した Zn 極性 ZnO/BeMgZnO へテロ構造をショットキーダイオードの作製

^229mThの研究のための同位位板純粋^な229Thイオンビームの準備