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. Efüzyon Hücre Rampa ve Akı Kalibrasyon <ol><li> Sıvı N 2 cryo-panellere ve büyüme odası taban basıncı ulaştığını akan onaylayın. </li><li> Ga ve hücreler 1 ° C / saniyenin altındaki bir rampa oranında kendi ışın akı ölçümü (BFM) sıcaklığı sıvısı hücrelerini rampa ve Al için 10 ° C / dak. termal olarak stabilize etmek için hücreler 1 saat beklemek. </li><li> 30-60 saniye boyunca her hücrenin deklanşöre açın ve sonra 1-2 dakika boyunca deklanşöre kapatın. Her hücre için üç kez tekrarlayın. İlk ışın akı iyon göstergesi ölçümü atın ve ikinci iki ortalama. önceki akı / sıcaklık kalibrasyonları göre istenilen akı elde etmek için hücre sıcaklığını ayarlamak. </li></ol> 2. Yüzey Hazırlama ve Yükleme <ol><li> Ex-situ substrat temizlik <ol><li> Yük epi-hazır N-polar GaN herhangi ex-situ temizlik olmadan, doğrudan substratları. gofret daha fazla havaya maruz kaldıysaBirkaç saat daha, aseton (30 sn), izopropanol (30 saniye) ve deiyonize (Dİ) su (60 sn) ile yıkayın. Bu levhanın yüzeyine daha az parçacıklar bırakmak için eğilimi, mümkün Durulama daldırma tercih edilir. NOT:. Ga-polar GaN yüzeylerde için temiz bir daha titiz bir yüzey tavsiye edilir 23 </li></ol></li><li> yük gofret <ol><li> Yük kilit izolasyon gate vana kapatın ve N2 ile havalandırma. </li><li> tutucu üzerine gofret yükleyin ve yük kilit kaseti dönün. yük kilit kaba pompası açın ve kaba pompa vana ve çeşitli vanasını açın. </li><li> manifoldu basınç 0.1 Torr altına düştüğünde, manifoldu ve kaba pompa vanalarını kapatın. kaba pompasını kapatın ve yük kilit turbo pompa izolasyon vanasını açın. </li><li> yük kilidi 30-60 dakika boyunca aşağı pompa izin verin. İdeal olarak, hazırlık odasına aktarmadan önce 10 -6 -10 -7 Torr bir yük kilit basınç kullanmayın. </li><li>Hazırlık odasına yük kilidi açmak ve yalpalama sopa kullanarak arabası gofret aktarın. Daha sonra Preparasyon odasındaki gaz çıkışının istasyonuna gofreti aktarmak için arabası kullanın. Hazırlık odasının üzerinde bir döner besleme oluğuna kullanarak bir ray boyunca elle arabası hareket ettirin. </li></ol></li><li> gazın atılması gofret <ol><li> 10 dakika boyunca 700 ° C&#39;ye kadar gaz çıkışının istasyonu ısıtıcı sıcaklığını rampa. </li><li> 30 dakika sonra, tekrar aşağı 100 ° C sıcaklık rampa. Sıcaklık 250 ° C ≤ olduğunda, gaz çıkışının istasyonunda sallantı sopa kullanarak arabası geri gofret aktarın. </li></ol></li><li> Büyüme odasına yük gofret <ol><li> Yük konumuna substrat manipülatör indirin hazırlama / büyüme odası vanayı açıp manipülatör için gofret tutucu aktarın. </li><li> Yüzey ısıtıcının yanında, büyüme konumuna manipülatör kaldırın. </li><li> arabası ve cl kaldırkapak valfine ose. </li><li> N 2 şişe vana, regülatör vana ve izolasyon iğne vanasını açın. 1.5 sccm&#39;lik için kütle akış kontrolörü (MFC) Set (ya da 3-4 x 10 -5 Torr bir odacık basıncını almak için gerektiği kadar). Plazma ateşleme için optimum basınç kuvvetle sistem bağlıdır. N2, çok yüksek saflıkta (tercihen daha 6N daha büyük) ve bir ilave filtre bundan başka yabancı maddeleri azaltmak için hat kullanılır olması gerektiğine dikkat ediniz. </li><li> kapalı N * ve ana kepenkleri, plazma RF güç kaynağı ve otomatik eşleştirme ağ denetleyicisi açın. Plazma tutuşturur kadar RF gücünü artırmak. </li><li> Bu durumda, istenen işlem koşullarına 350 W ve 2.0 SCCM RF gücü ve bir N2 akımı ayarlayın. Verilen plazma koşulları elde edilen N * akı sisteme bağlıdır, ama burada, bu koşullar 5.0 mil / dakika GaN büyümesi oranı, ya da 1.8 mil -2 sn&#39;lik bir K * akışı elde -1. bağlı bir spektrometre ile plazma stabilitesinin gözlenmesiPlazma odasının arka cam. </li></ol></li><li> Ga birikimi ve desorpsiyon: Yerinde yüzey hazırlığı <ol><li> ≤1 ° C / saniyenin altındaki bir artış oranı istenen GaN büyümesi sıcaklığının üzerinde 10 ° C&#39;ye kadar alt-tabaka ısıtıcı kadar rampa. Bu durumda, 730 ° C arasında yaklaşık yonga sıcaklığı kullanın. </li><li> gofret yüzeyinin bozulması izlemek ve Ga kapsama izlemek için RHEED sistemi açın. El ile alt tabaka rotasyon açın. Alt tabaka büyümesi sırasında dönerken statik bir görüntü sağlamak için alt tabaka dönme başına bir kez RHEED desen toplamak için harekete RHEED toplama yazılımı kurun. </li><li> 1 dakika için substrat deklanşörü ve Ga deklanşör açın. RHEED yoğunluğu daha sonra azalır Ga birikir olarak bir platoya ulaşır emin olun. Ga akı GaN büyümesi için kullanılana benzer olmalıdır. Burada, Ga akı, yaklaşık 3.7 nm -2 sn -1. </li><li> 2 dakika boyunca çekim kapatın ve RHEED sağlamakGa desorpsiyon belirten yoğunluğu artar ve 2 dakika bitmeden bir platoya ulaşır. </li><li> Tekrarlayın 2.5.2-2.5.4 üç kez, 24 Adımları ve sonra GaN büyüme sıcaklığına substrat rampa. </li></ol></li></ol> 3. HEMT Büyüme <ol><li> tampon büyüme <ol><li> 1 dk nitrürleme N * deklanşörü açarak büyümeyi başlatın. </li><li> Al çekim açarak ince 1-3 nm N-zengin AlN çekirdeklenme katmanı büyütün. Bu AlN tabakası 25, ancak AlN katmanı X-ışını kırınımı (XRD) ölçümleri komplike ve XRD tabanlı kalibrasyon numuneleri için tavsiye edilmez, diş çıkık nesil önlemeye yardımcı olabilir. Yaklaşık olarak 1 mil / dak bir büyüme oranı veren InAlN tabakası için aynı Al fluks kullanarak, ya da yaklaşık 0.36 mil -2 sn-1. </li><li> Al ve N * deklanşör kapatın ve hemen Ga yüzey doyurmak için izin 10 sn Ga deklanşörü açın RHEED yoğunluğu ra düşmelidirpidly. (Hala açık Ga çekim ile) N * deklanşör açın ve GaN 5 dk büyür. Kullanımı olun veya C doping, özellikle GaN yüzeylerde ayaklı için tampon elektrik kaçak akımları önlemek için. </li><li> 1 dk büyüme kesinti Ga ve N * kepenkleri kapatın. RHEED yoğunluğu izleyin. RHEED yoğunluğu hemen artarsa, o zaman Ga akı yeterince yüksek değildir. RHEED yoğunluğu&gt; 30 saniye sonra artar ya da 1 dakika içinde bir plato ulaşamazsa o Ga akı çok yüksek. Şekil 3&#39;e bakın. </li><li> birkaç derece substrat sıcaklığını arttırın (ya da Ga efüzyon hücre sıcaklığını düşürmek) 3.1.4 görülen yüksek Ga akı telafi etmek için. Ga akı çok düşük ise, alt tabaka sıcaklığını azaltmak (ya da Ga efüzyon hücre sıcaklığını artırmak) telafi etmek için. <ol><li> Adımları Tekrar 3.1.3-3.1.5 RHEED yoğunluk artar ve RHEED yoğunluğu 1 dakika önce bir platoya ulaşır önce 15-30 sn gecikme kalmayıncaya kadar. </li></ol></li&gt; <li> Adımlar tekrarlamaya devam edin 3.1.4-3.1.5 istenen GaN kalınlığı ulaşılana kadar. kalibre büyüme oranı ile toplam büyüme süresini çarpılarak kalınlığını belirler. Ga açısından zengin bir büyüme için, sırayla, ayrı olarak yetiştirilen kalibrasyonu numune bilinen bir büyüme süre kalınlığını ölçmek için XRD kullanılarak hesaplanabilir N * akı, büyüme hızını belirler. </li></ol></li><li> InAlN bariyer büyüme <ol><li> Tüm Ga çekinceye sağlamak için son GaN büyüme aşamasından sonra ek 1 dakika bekleyin. </li><li> Hızla, yaklaşık 630 ° C&#39;ye kadar InAlN büyüme sıcaklığına kadar rampa. alt-tabaka sıcaklığı, yaklaşık 2 dakika dengelenmesine izin verin. </li><li> Olarak, Al ve N * kepenkleri açın. RHEED yoğunluğu azalır ve ilk 3 dakika içinde bir düzlüğe ulaşmalıdır. RHEED yoğunluğunun devam azalma InAlN büyümesine zararlı olan In birikimi olduğunu gösterir. RHEED desen düzgün bir yüzey gösteren çizgili kalmalıdır. benn Al tozları 1.25 nm / dak grup III sınırlı büyüme oranını veren yaklaşık 0.31 ve 0.36 nm -2 sn -1 vardır. </li><li> Olarak, Al ve N * İstenilen bariyer kalınlığı sonra kepenkleri ulaşıldı kapatın. N zengin bir büyüme için, toplam grup III akı ile büyüme oranını belirler. Ayrı olarak yetiştirilen InAlN kalibrasyon numune üzerinde XRD kullanılarak büyüme oranını ölçer. Burada verilen koşullar kullanılarak 15 nm InAlN bariyer, 12 dakika 30 saniye için kepenkleri açın. </li></ol></li><li> Interlayer ve kanal büyüme <ol><li> Öncelikle, daha sonra 5 saniye Ga deklanşörü açmak N * deklanşör açın ve GaN ara tabaka büyür. alt-tabaka sıcaklığı hala InAlN büyüme sıcaklığında olmalıdır. </li><li> AlN ara tabaka büyümeye Ga veya N * kepenk kapatmadan Al deklanşör açın. ara tabakanın Al fluks t, ideal InAlN bariyer tabakası için kullanılan daha sonra farklı bir Al efüzyon hücresi kullanılarak, N * akı ile aynı veya biraz daha yüksek olmalıdıro hücre sıcaklığını değiştirmek zorunda kalmamak. adım 3.2.4 bakınız. </li><li> N * Al kepenkleri kapatın ama açık Ga deklanşöre bırakın. GaN kanal sıcaklığına tabaka sıcaklığını Rampa. </li><li> 30 saniye sonra Ga deklanşör kapatın. ve yeniden açın Ga deklanşör (RHEED yoğunluğunun artmaya başlar en kısa sürede ya da), 30 saniye bekleyin. Yüzey GaN kanal büyüme sıcaklığına ulaşana kadar döngüsü Ga çekim devam ediyor. Aşırı Ga birikimini önlerken Bu yüzeyini korumak olacaktır. </li><li> Daha sonra, 5 saniye Ga deklanşörü açın N * deklanşör açın ve GaN kanalı büyür. </li><li> Ga, N * ve ana kepenkleri kapatın. 200 ° C&#39;ye kadar substrat sıcaklığı rampa N * plazma kapatın ve N2 gaz akışını kapatın. </li><li> gün bitmiş eğer onların bekleme sıcaklıklara hücreleri rampa aşağı. </li><li> Daha sonra, 8 x 10 -7 Torr altına düştüğü için 250 ° C ve oda basıncının altına azaltmak için yüzey sıcaklığı bekleyinBüyüme odası vanayı açıp geri arabası gofret tutucu aktarın. </li><li> Geri yükleme kilidi gofreti aktarmak için Adım 2.2 ters izleyin, N2 ile havalandırma ve gofret çıkarın. Büyüme odası kapı vana yük kilidi açmadan önce kapalı olduğundan emin olun ve yük kilit turbo pompa gate vana havalandırma önce kapalı olduğundan emin olun. </li><li> Adımları takip 2.2.3-2.2.5 yüksek vakum kaset ve yük kilidi dönün. </li></ol></li></ol> 4. Karakterizasyonu <ol><li> Kanal büyüme sırasında oluşmuş olabilecek çukurlar, çatlaklar veya Ga-damlacıklar, XRD Arayüzey ve yapı kalitesini kontrol etmek için, ve AFM yüzey morfolojisi kontrol etmek için kontrol etmek için optik mikroskopi kullanılarak malzeme kalitesi karakterize eder. 20,21 </li><li> Ga-damlacıkları mevcut ise, kimyasal olarak duyarlı K polar yüzeye zarar vermeden damlacıkları çıkarmak için 5-10 dakika boyunca konsantre HF asit gofret bırakın. </li><li> sac res ölçünLehighton temassız direnç ölçümleri kullanılarak istance. </li><li> Salon ve CTLM ölçümleri ve dc ve RF transistör karakterizasyonu dahil olmak üzere elektrik karakterizasyonu, izin örnek işleyin. 9,26 </li></ol>

<ol>
	<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.

Yüksek kaliteli bir GaN tampon tabaka büyümesi bir III-nitrür HEMT yüksek elektron hareketliliği sağlamak için çok önemlidir. N polar InAlN HEMT halinde, tampon tabakası bir büyüme Tüm GA önce InAlN büyüme yüzeyinden temizlenmelidir gereği ile karmaşıklaşır. Bu tür metal modüle epitaksi, 27 orta Ga kapsamı ve Ga damlacık birikim rejiminin, 28 kenarında büyüme koşulları kullanılarak ya da sürekli bir N * izin olarak burada anlatılan prosedüre ek olarak ...

Moleküler ışın epitaksi (MBE) yetiştirilen filmde düşük kirlilik birleşmesini sağlamak için 10 -11 Torr gibi düşük taban basınçları ile ultra-yüksek vakum ortamı kullanan bir çok yönlü epitaksiyel ince film büyütme tekniğidir. epitaxially yetiştirilen tabakaların oluşumu ve büyüme oranı, her efüzyon bir hücrenin sıcaklığı, ve çeşitli başlangıç ​​maddelerinin böylece buharlaşan akı kontrol edilerek belirlenir. III-nitrür epitaksi aktif azot (N *) bir akı ya bir N2 plazma 1,2 (RF plazma tarafından sağlanır ise III-elementler (in, Al, Ga), tipik olarak efüzyon hücreleri tarafından sağlanan grubu olması halinde -assisted MBE.:. PAMBE ya RFMBE) ya da amonyak (NH3 -MBE) 3,4 MBE büyümesi 5 düşük büyüme sıcaklıklarında ve metalorganik kimyasal buhar çökeltme gibi diğer epitaksiyel geliştirme teknikleri, daha keskin ara yüzey abruptness ile karakterize edilen bir şematik gösterilmiştir Şekil 1 &#39;de. <pclass = &quot;jove_content&quot;&gt; <img alt="Şekil 1" src="/files/ftp_upload/54775/54775fig1.jpg" /> Şekil 1:.. MBE sistemi şematik yük kilidi, transfer sistemi, gaz çıkışının istasyonu ve büyüme odasını gösteren şematik <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54775/54775fig1large.jpg" target="_blank">bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> III-nitrür kristal yönlendirilmelerinde çeşitli sahip substratlar üzerinde yetiştirilir. En yaygın olarak kullanılan yönlendirme bariyer tabakası, tipik olarak AlGaN ve GaN kanal arasındaki polarizasyon farkı kullanarak doping olmayan iki boyutlu elektron gaz oluşumunu sağlar Ga polar Cı -plane vardır. GaN polar olmayan çeşitli ve yarı polar yönelimler nedeniyle, aynı zamanda HEMT aplikasyon bu yönelimleri daha az istenilir yapan 6,7 kuantum kuyu, azaltılmış polarizasyon etkileri için optoelektronik önemli ilgi görmüştürns. N polar yönelik aygıtlar nedeniyle alışılmış Ga polar cihazlar üzerinde çok sayıda doğal avantajlarından için yeni nesil yüksek frekanslı HEMT işlemi için caziptir. Şekil 2&#39;de gösterildiği gibi, 8 N-polar cihazlarda bariyer tabakası sonuçlanan GaN kanal altında yetiştirilir doğal arka bariyer o kanalın elektrostatik kontrolünü yardımcıları ve GaN kanalına kolay geçerli erişim sağlayan ve temas direnci azaltırken, kısa kanal etkilerini azaltır. kanal kalınlığı yüksek frekans cihazlar için küçültülmüş olarak engelleyici tasarım Fermi düzeyi sabitleme etkileri kayıp kanal sorumlu telafi etmek için modifiye edilebilir, böylece bariyer aynı zamanda kanal ayrı olarak kontrol edilebilir. <img alt="şekil 2" src="/files/ftp_upload/54775/54775fig2.jpg" /> Şekil 2:. Karş (a) bir N-polar HEMT ve (b) bir Ga polar HEMT bir epitaksiyel tabaka şematik bir tabaka yapısıison. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54775/54775fig2large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> yüksek hızda kullanılan HEMT, yüksek güç yükselteçleri normalde SiC yüksek termal iletkenlik yararlanmak için SiC yüzeylerde yetiştirilmektedir. Düşük diş çıkığı yoğunluğu müstakil GaN yüzeyler elektron hareketliliği, 9 ve böylece yüksek frekanslı performansını artırmak artırmak için kullanılabilir. Bir AlN çekirdeklenme tabakasının büyümesinin ardından, kalın bir GaN tampon mekansal HEMT kanalından büyütme arayüzünde kirleri ayırmak ve elektrik izolasyonu artırmak için yetiştirilir. Diğer III-V malzemelerin aksine, PAMBE yetiştirilen GaN tipik olarak 1, örneğin, metal açısından zengin koşullarda, düzgün bir yüzey morfolojisi elde etmek için 10,11 daha büyük olan bir grup III / V oranına sahip büyüme koşulları gerektirir. X Al 1- x N bir alter olduğunuo büyüdü kafes x ≈ 0.18 için GaN eşleştirilmiş olabilir ve üzerinde Algan engelleri iki kez kanal şarj göreli yüksek olması nedeniyle kendiliğinden polarizasyon üretebilirsiniz çünkü yerli bariyer III-nitrür HEMT malzeme ve son zamanlarda büyük ilgi aldı. Aksine 12-15 Algan bariyerler, Ga 16 böylece yüzey Ga zengin GaN tampon tabaka büyümesi ve öncesinde InAlN büyüme sonrasında aşırı Ga ücretsiz sağlamak için alınması gereken bakım, InAlN tabakalarında in tercihen dahil edecektir. yüzeye Ga Kontrol GA-damlacık oluşumu için gerekli akı az daha düşük bir Ga akı suppling ile gerçekleştirilebilir. Ancak, bu büyüme pencere küçük ve aşırı Ga Ga akı birikimi ve makroskopik damlacık oluşumuna neden olurken yüzey morfolojisi neden olacaktır yetersiz Ga yüzey kaplama plato / hendek morfolojisi içine düşmesine. 17 Yansıma yüksek enerjili elektron kırınımı (RHEED) keskinliği<html> Sığ Ga birikmesi ve geri çekilmesine izlemek için de kullanılabilir. Ga yüzey kaplama RHEED yoğunluğunda bir azalma ve Ga kapatma arasında bir gecikme ile gösterilir (N *) kapıları ve Şekil 3&#39;te gösterildiği gibi, RHEED yoğunluğu ilk artışın, Ga birikmesi göstermektedir. <img alt="Şekil 3," src="/files/ftp_upload/54775/54775fig3.jpg" /> Şekil 3:. Tetiklenen edinimi kullanarak, döndürme kapsamında edinilen RHEED desen ölçülen RHEED yoğunluğu RHEED yoğunluğu sinyali ile Ga kapsama İzleme. Yetersiz Ga akı kepenkleri kapattıktan sonra yoğunluğunda ani bir artış olarak ifade edilir (gösterilmemiştir). Doymuş / İdeal Ga kapsama deklanşör kapanması ve ani RHEED beyazlatma ve ilk RHEED parlatma bir gecikme yanı sıra daha uzun 60 s alarak tam yoğunluk iyileşme ile sonuçlanan bir daha kademeli yoğunluk artışı hem de görülen aşırı Ga kapsama arasında bir gecikme ile gösterilir.com / files / ftp_upload / 54775 / 54775fig3large.jpg &quot;target =&quot; _ blank &quot;&gt; bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız. PAMBE tarafından InAlN sağlanması yüksek kaliteli olarak zengin sınırları ile çevrili, Al-zengin bölgelerinden oluşan bir &quot;bal peteği&quot; mikro sonuçlanan yanal kompozisyon dalgalanmaların varlığı ile karmaşıklaşır. Bu mikro 18 Eliminasyon 50 hakkında bir alt tabaka sıcaklığı kullanılarak elde edilir Gelen desorpsiyonu, N-polar InAlN için 15,19,20 ya da yaklaşık olarak 630 ° C başlangıç ° C üzerinde. Bu yüksek sıcaklık artış rejiminde üzere Al 1 x N bileşim olup, daha yüksek sıcaklıklar dahil, alt ile sonuçlanan alt-tabaka sıcaklığında güçlü bir fonksiyonu olduğu, x. Akı uygulamada akı maksimum akı artan dahil verimliliği bir azalma ile sınırlı olsa da, buharlaştırma kayıp telafi etmek için arttırılabilir. 21 nedeniyle de içinde &quot;etkisi gömme olarak&quot;, gelen Al atomları tuzak olarak kompozisyon artırmak ve buharlaşan önleyebilirsiniz büyüme hızını artırarak, alt tabaka sıcaklığı düşürmek veya akı olarak artan ek olarak. 21,22 Yüksek büyüme oranları orantılı olarak ve Al akı artırarak elde edilebilir. N açısından zengin bir büyüme koşullarını korumak için, K *, N2 akımı hızı artan plazma odası tasarımı geliştirmek ya da diyafram levhası delik, artan RF plazma gücü arttırarak elde edilebilir, hem de yüksek olması gerekir yoğunluk. InAlN tabanlı HEMT Ek epitaksiyel tabakalar Gan ve AIN arakatmanlarının (ILS) ve GaN kanalı bulunmaktadır. Bir AlN IL hareketlilik u yanı sıra kanal levha yük yoğunluğu n s artırabilir bariyer ve kanal arasına yerleştirilen. hareketlilik artış InAlN b elektron dalga fonksiyonu örtüşme azaltılması atfedilirarrier ve daha sonra metal saçılma. 9 AIN IL yüksek kaliteli bir büyüme sağlamak için, Ga akı aşırı bir yüzey aktif olarak hareket büyüme sırasında sağlanır. Bir GaN IL kanal ücreti azaltırken daha hareketliliği artırmak için AlN IL ve bariyer arasında kullanılabilir. GaN kanal IL&#39;lerin ve kanal olsa bariyerden sürekli büyüme sağlayarak, InAlN bariyer olarak aynı sıcaklıkta yetiştirilebilir. Geliştirilmiş hareketlilik AIN IL sonra büyümeyi engellemeden ve GaN kanalı büyüyen önce büyüme sıcaklığının artırılması ile elde edilmiştir. Bu durumda, koruyucu Ga yüzey kaplama hareket bozulmasını önlemek için kesme esnasında muhafaza edilmesi gerekmektedir. Aşağıdaki protokol, N-polar GaN substratlar üzerinde yetiştirilen InAlN bariyer HEMT özellikle geçerlidir. Doğrudan bir 50 nm kalınlığında bir N zengin AIN katmanı içerecek Cı polar 4H ya 6H-SiC substratlar üzerinde büyümeye uzatılabilir.

<table><tbody><tr><td>Freestanding N-polar GaN wafer</td><td>Kyma</td><td></td><td>10 mm x 10 mm</td></tr><tr><td>C-polar SiC wafer</td><td>Cree</td><td>W4TRE0R-L600</td><td>3 inch diameter</td></tr><tr><td>Microelectronics grade acetone</td><td>Fischer Scientific</td><td>A18-4</td><td></td></tr><tr><td>Microelectronics grade isoproponal</td><td>J.T. Baker</td><td>9079-05/JT9079-5</td><td></td></tr><tr><td>Al source material (6N5 pure)</td><td>UMC</td><td>ALR62060I</td><td></td></tr><tr><td>Ga source material (7N pure)</td><td>UMC</td><td>GA701</td><td></td></tr><tr><td>In source material (7N pure)</td><td>UMC</td><td>IN750</td><td></td></tr><tr><td>ULSI N&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt; source gas (6N pure)</td><td>Matheson Tri-gas</td><td>G2659906D</td><td></td></tr><tr><td>PRO-75 MBE system</td><td>OmicronScientia</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

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

Plazma destekli moleküler ışın epitaksi yüksek kaliteli, yüksek elektron-mobilite transistörler (HEMT) için gerekli pürüzsüz, ani arayüzleri ile III-nitrür ince filmlerin ve heteroyapıların epitaksiyel büyüme için uygundur. Bir prosedür pul hazırlanması ve tampon katmanları, InAlN engelleyici tabaka, AIN ve GaN ara katmanlar ve GaN kanalı büyümesi dahil olmak üzere N polar InAlN HEMT büyümesi için sunulmuştur. sürecin her adımında kritik konular gibi Ga GaN tampon içinde birikimi, InAlN kompozisyon homojenliği üzerine sıcaklığın rolü ve AlN ara tabakanın sırasında Ga akı kullanımı ve kesme öncesinde GaN kanal büyümesini engelleyen olarak tanımlanır. Kompozisyon homojen N-polar InAlN ince filmlerin 0.19 nm ve gibi düşük yüzey kök ortalama kare pürüzlülüğü ile gösterilmiştir HEMT yapıları bir yaprak yük yoğunluğuna sahip cihazlar için 1,750 cm2 / V ∙ sn gibi yüksek hareketlilik sahip bildirildi InAlN tabanlı 1.7 x 1013 cm -2.

X-ışını difraksiyonu (XRD) Şekil 4 &#39;de, N-polar GaN substratlar üzerinde büyümüş gösterilen InAlN İnce filmlerin tarama, (a) zirve tek hem 50 ve 200 nm-kalınlıkta filmler için. 50 nm kalınlığında InAlN filmin XRD taraması Pendellösung çok yüksek arayüzey kalitesine işaret, sipariş inci 15&#39;e kadar saçaklar sergiler. Şekil 4&#39;te asimetrik karşılıklı uzay haritası (b) 2...

Watch this Scientific Journal Video about Plasma-assisted Molecular Beam Epitaxy of N-polar InAlN-barrier High-electron-mobility Transistors at JoVE.com

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

Moleküler ışın epitaksi N-polar InAlN bariyer yüksek elektron-mobilite transistörleri (HEMT) büyümek için kullanılır. 1750 cm 2 / V ∙ sn gibi yüksek hareket kabiliyeti ile pürüzsüz, bileşim açısından homojen InAlN katmanları ve HEMT gofret hazırlık kontrolü, kat büyüme koşulları ve epitaksiyel yapısı sonuçları.

InAlN bariyer Yüksek elektron-mobilite Transistörler N-polar Plazma destekli Moleküler Işın Epitaksi

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

plasma-assisted-molecular-beam-epitaxy-n-polar-inaln-barrier-high

Research

JoVE Journal

Engineering

8.5K Görüntüleme.  Naval Research Laboratory.  Moleküler ışın epitaksi N-polar InAlN bariyer yüksek elektron-mobilite transistörleri (HEMT) büyümek için kullanılır. 1750 cm 2 / V ∙ sn gibi yüksek hareket kabiliyeti ile pürüzsüz, bileşim açısından homojen InAlN katmanları ve HEMT gofret hazırlık kontrolü, kat büyüme koşulları ve epitaksiyel yapısı sonuçları. 

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

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.

Ayarlanabilir Vakum Ultraviyole (VUV) Sinkrotron Radyasyon Molecular Beam Kütle Spektrometresi

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

Mühendislik

Nanofabrication of Gate-defined GaAs/AlGaAs Lateral Quantum Dots

A quantum computer is a computer composed of quantum bits (qubits) that takes advantage of quantum effects, such as superposition of states and entanglement, to solve certain problems exponentially faster than with the best known algorithms on a classical computer. Gate-defined lateral quantum dots on GaAs/AlGaAs are one of many avenues explored for the implementation of a qubit. When properly fabricated, such a device is able to trap a small number of electrons in a certain region of space. The spin states of these electrons can then be used to implement the logical 0 and 1 of the quantum bit. Given the nanometer scale of these quantum dots, cleanroom facilities offering specialized equipment- such as scanning electron microscopes and e-beam evaporators- are required for their fabrication. Great care must be taken throughout the fabrication process to maintain cleanliness of the sample surface and to avoid damaging the fragile gates of the structure. This paper presents the detailed fabrication protocol of gate-defined lateral quantum dots from the wafer to a working device. Characterization methods and representative results are also briefly discussed. Although this paper concentrates on double quantum dots, the fabrication process remains the same for single or triple dots or even arrays of quantum dots. Moreover, the protocol can be adapted to fabricate lateral quantum dots on other substrates, such as Si/SiGe.

This paper presents a detailed fabrication protocol for gate-defined semiconductor lateral quantum dots on gallium arsenide heterostructures. These nanoscale devices are used to trap few electrons for use as quantum bits in quantum information processing or for other mesoscopic experiments such as coherent conductance measurements.

Gate tanımlı GaAs / AlGaAs Yanal Kuantum Noktalarının nano fabrikasyon

A quantum computer is a computer composed of quantum bits (qubits) that takes advantage of quantum effects, such as superposition of states and ...

Electron Channeling Contrast Imaging for Rapid III-V Heteroepitaxial Characterization

Misfit dislocations in heteroepitaxial layers of GaP grown on Si(001) substrates are characterized through use of electron channeling contrast imaging (ECCI) in a scanning electron microscope (SEM). ECCI allows for imaging of defects and crystallographic features under specific diffraction conditions, similar to that possible via plan-view transmission electron microscopy (PV-TEM). A particular advantage of the ECCI technique is that it requires little to no sample preparation, and indeed can use large area, as-produced samples, making it a considerably higher throughput characterization method than TEM. Similar to TEM, different diffraction conditions can be obtained with ECCI by tilting and rotating the sample in the SEM. This capability enables the selective imaging of specific defects, such as misfit dislocations at the GaP/Si interface, with high contrast levels, which are determined by the standard invisibility criteria. An example application of this technique is described wherein ECCI imaging is used to determine the critical thickness for dislocation nucleation for GaP-on-Si by imaging a range of samples with various GaP epilayer thicknesses. Examples of ECCI micrographs of additional defect types, including threading dislocations and a stacking fault, are provided as demonstration of its broad, TEM-like applicability. Ultimately, the combination of TEM-like capabilities &#8211; high spatial resolution and richness of microstructural data &#8211; with the convenience and speed of SEM, position ECCI as a powerful tool for the rapid characterization of crystalline materials.

The use of electron channeling contrast imaging in a scanning electron microscope to characterize defects in III-V/Si heteroexpitaxial thin films is described. This method yields similar results to plan-view transmission electron microscopy, but in significantly less time due to lack of required sample preparation.

Rapid III-V Heteroepitaxial Karakterizasyonu için Elektron Channeling Kontrast Görüntüleme

Misfit dislocations in heteroepitaxial layers of GaP grown on Si(001) substrates are characterized through use of electron channeling contrast imaging ...

Silicon Metal-oxide-semiconductor Quantum Dots for Single-electron Pumping

As mass-produced silicon transistors have reached the nano-scale, their behavior and performances are increasingly affected, and often deteriorated, by quantum mechanical effects such as tunneling through single dopants, scattering via interface defects, and discrete trap charge states. However, progress in silicon technology has shown that these phenomena can be harnessed and exploited for a new class of quantum-based electronics. Among others, multi-layer-gated silicon metal-oxide-semiconductor (MOS) technology can be used to control single charge or spin confined in electrostatically-defined quantum dots (QD). These QD-based devices are an excellent platform for quantum computing applications and, recently, it has been demonstrated that they can also be used as single-electron pumps, which are accurate sources of quantized current for metrological purposes. Here, we discuss in detail the fabrication protocol for silicon MOS QDs which is relevant to both quantum computing and quantum metrology applications. Moreover, we describe characterization methods to test the integrity of the devices after fabrication. Finally, we give a brief description of the measurement set-up used for charge pumping experiments and show representative results of electric current quantization.

The fabrication process and experimental characterization techniques relevant to single-electron pumps based on silicon metal-oxide-semiconductor quantum dots are discussed.

Tek elektron pompalayabilme için Silikon Metal-oksit-yarıiletken Kuantum Noktaları

As mass-produced silicon transistors have reached the nano-scale, their behavior and performances are increasingly affected, and often deteriorated, by ...

Advanced Experimental Methods for Low-temperature Magnetotransport Measurement of Novel Materials

Novel electronic materials are often produced for the first time by synthesis processes that yield bulk crystals (in contrast to single crystal thin film synthesis) for the purpose of exploratory materials research. Certain materials pose a challenge wherein the traditional bulk Hall bar device fabrication method is insufficient to produce a measureable device for sample transport measurement, principally because the single crystal size is too small to attach wire leads to the sample in a Hall bar configuration. This can be, for example, because the first batch of a new material synthesized yields very small single crystals or because flakes of samples of one to very few monolayers are desired. In order to enable rapid characterization of materials that may be carried out in parallel with improvements to their growth methodology, a method of device fabrication for very small samples has been devised to permit the characterization of novel materials as soon as a preliminary batch has been produced. A slight variation of this methodology is applicable to producing devices using exfoliated samples of two-dimensional materials such as graphene, hexagonal boron nitride (hBN), and transition metal dichalcogenides (TMDs), as well as multilayer heterostructures of such materials. Here we present detailed protocols for the experimental device fabrication of fragments and flakes of novel materials with micron-sized dimensions onto substrate and subsequent measurement in a commercial superconducting magnet, dry helium close-cycle cryostat magnetotransport system at temperatures down to 0.300 K and magnetic fields up to 12 T.

We describe the methodology of mechanical exfoliation and deposition of flakes of novel materials with micron-sized dimensions onto substrate, fabrication of experimental device structures for transport experimentation, and the magnetotransport measurement in a dry helium close-cycle cryostat at temperatures down to 0.300 K and magnetic fields up to 12 T.

Yeni Malzemelerin Düşük sıcaklık Magnetotransport Ölçüm İleri Deneysel Yöntemler

Novel electronic materials are often produced for the first time by synthesis processes that yield bulk crystals (in contrast to single crystal thin film ...

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.

Moleküler ışın plazma destekli Epitaxy tarafından yetiştirilen Zn-kutup BeMgZnO/ZnO Heterostructure üzerinde Schottky diyotlar imalatı

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

Plasma-Assisted Molecular Beam Epitaxy Growth of Mg3N2 and Zn3N2 Thin Films

This article describes a procedure for growing Mg3N2 and Zn3N2 films by plasma-assisted molecular beam epitaxy (MBE). The films are grown on 100 oriented MgO substrates with N2 gas as the nitrogen source. The method for preparing the substrates and the MBE growth process are described. The orientation and crystalline order of the substrate and film surface are monitored by the reflection high energy electron diffraction (RHEED) before and during growth. The specular reflectivity of the sample surface is measured during growth with an Ar-ion laser with a wavelength of 488 nm. By fitting the time dependence of the reflectivity to a mathematical model, the refractive index, optical extinction coefficient, and growth rate of the film are determined. The metal fluxes are measured independently as a function of the effusion cell temperatures using a quartz crystal monitor. Typical growth rates are 0.028 nm/s at growth temperatures of 150 &#176;C and 330 &#176;C for Mg3N2 and Zn3N2 films, respectively.

Plasma-Assisted Molecular Beam Epitaxy Growth of Mg3N2 and Zn3N2 Thin Films

This article describes the growth of epitaxial films of Mg3N2 and Zn3N2 on MgO substrates by plasma-assisted molecular beam epitaxy with N2 gas as the nitrogen source and optical growth monitoring.

Mg3n2 ve Zn3n2 Ince filmlerin plazma destekli moleküler ışın epitaxy büyümesi

This article describes a procedure for growing Mg3N2 and Zn3N2 films by plasma-assisted molecular beam epitaxy (MBE). The films are grown on 100 oriented ...

Graphene-Assisted Quasi-van der Waals Epitaxy of AlN Film on Nano-Patterned Sapphire Substrate for Ultraviolet Light Emitting Diodes

This protocol demonstrates a method for graphene-assisted quick growth and coalescence of AlN on nano-pattened sapphire substrate (NPSS). Graphene layers are directly grown on NPSS using catalyst-free atmospheric-pressure chemical vapor deposition (APCVD). By applying nitrogen reactive ion etching (RIE) plasma treatment, defects are introduced into the graphene film to enhance chemical reactivity. During metal-organic chemical vapor deposition (MOCVD) growth of AlN, this N-plasma treated graphene buffer enables AlN quick growth, and coalescence on NPSS is confirmed by cross-sectional scanning electron microscopy (SEM). The high quality of AlN on graphene-NPSS is then evaluated by X-ray rocking curves (XRCs) with narrow (0002) and (10-12) full width at half-maximum (FWHM) as 267.2 arcsec and 503.4 arcsec, respectively. Compared to bare NPSS, AlN growth on graphene-NPSS shows significant reduction of residual stress from 0.87 GPa to 0.25 Gpa, based on Raman measurements. Followed by AlGaN multiple quantum wells (MQWS) growth on graphene-NPSS, AlGaN-based deep ultraviolet light-emitting-diodes (DUV LEDs) are fabricated. The fabricated DUV-LEDs also demonstrate obvious, enhanced luminescence performance. This work provides a new solution for the growth of high quality AlN and fabrication of high performance DUV-LEDs using a shorter process and less costs.

A protocol for graphene-assisted growth of high-quality AlN films on nano-patterned sapphire substrate is presented.

Grafen Destekli Quasi-van der Waals Epitaxy AlN Film Nano-Desenli Safir Substrat ultraviyole Işık Yayan Diyotlar için

This protocol demonstrates a method for graphene-assisted quick growth and coalescence of AlN on nano-pattened sapphire substrate (NPSS). Graphene layers ...

The Effect of Anodization Parameters on the Aluminum Oxide Dielectric Layer of Thin-Film Transistors

Aluminum-oxide (Al2O3) is a low cost, easily processable and high dielectric constant insulating material that is particularly appropriate for use as the dielectric layer of thin-film transistors (TFTs). Growth of aluminum-oxide layers from anodization of metallic aluminum films is greatly advantageous when compared to sophisticated processes such as atomic layer deposition (ALD) or deposition methods that demand relatively high temperatures (above 300 &#176;C) such as aqueous combustion or spray-pyrolysis. However, the electrical properties of the transistors are highly dependent on the presence of defects and localized states at the semiconductor/dielectric interface, which are strongly affected by the manufacturing parameters of the anodized dielectric layer. To determine how several fabrication parameters influence the device performance without performing all possible combination of factors, we used a reduced factorial analysis based on a Plackett-Burman design of experiments (DOE). The choice of this DOE permits the use of only 12 experimental runs of combinations of factors (instead of all 256 possibilities) to obtain the optimized device performance. The ranking of the factors by the effect on device responses such as the TFT mobility is possible by applying analysis of variance (ANOVA) to the obtained results.

Anodization parameters for growth of the aluminum-oxide dielectric layer of zinc-oxide thin-film transistors (TFTs) are varied to determine the effects on the electrical parameter responses. Analysis of variance (ANOVA) is applied to a Plackett-Burman design of experiments (DOE) to determine the manufacturing conditions that result in optimized device performance.

İnce Film Transistörlerinin Alüminyum Oksit Dielektrik Tabakasına Anodizasyon Parametrelerinin Etkisi

Aluminum-oxide (Al2O3) is a low cost, easily processable and high dielectric constant insulating material that is particularly appropriate for use as the ...

Kimya

In Situ Transmission Electron Microscopy with Biasing and Fabrication of Asymmetric Crossbars Based on Mixed-Phased a-VOx

Resistive switching crossbar architecture is highly desired in the field of digital memories due to low cost and high-density benefits. Different materials show variability in resistive switching properties due to the intrinsic nature of the material used, leading to discrepancies in the field because of underlying operation mechanisms. This highlights a need for a reliable technique to understand mechanisms using nanostructural observations. This protocol explains a detailed process and methodology of in&#160;situ nanostructural analysis as a result of electrical biasing using transmission electron microscopy (TEM). It provides visual and reliable evidence of underlying nanostructural changes in real time memory operations. Also included is the methodology of fabrication and electrical characterizations for asymmetric crossbar structures incorporating amorphous vanadium oxide. The protocol explained here for vanadium oxide films can be easily extended to any other materials in a metal-dielectric-metal sandwiched structure. Resistive switching crossbars are predicted to serve the programmable logic and neuromorphic circuits for next-generation memory devices, given the understanding of the operation mechanisms. This protocol reveals the switching mechanism in a reliable, timely, and cost-effective way in any type of resistive switching materials, and thereby predicts the device&#39;s applicability.

In Situ Transmission Electron Microscopy with Biasing and Fabrication of Asymmetric Crossbars Based on Mixed-Phased a-VOx

Presented here is a protocol for analyzing nanostructural changes during in&#160;situ biasing with transmission electron microscopy (TEM) for a stacked metal-insulator-metal structure. It has significant applications in resistive switching crossbars for the next generation of programmable logic circuits and neuromimicking hardware, to reveal their underlying operation mechanisms and practical applicability.

InAlN bariyer Yüksek elektron-mobilite Transistörler N-polar Plazma destekli Moleküler Işın Epitaksi

Özet

Daha Fazla Video Keşfet

Bu videodaki bölümler

Ayarlanabilir Vakum Ultraviyole (VUV) Sinkrotron Radyasyon Molecular Beam Kütle Spektrometresi

Gate tanımlı GaAs / AlGaAs Yanal Kuantum Noktalarının nano fabrikasyon

Rapid III-V Heteroepitaxial Karakterizasyonu için Elektron Channeling Kontrast Görüntüleme

Tek elektron pompalayabilme için Silikon Metal-oksit-yarıiletken Kuantum Noktaları

Yeni Malzemelerin Düşük sıcaklık Magnetotransport Ölçüm İleri Deneysel Yöntemler

Moleküler ışın plazma destekli Epitaxy tarafından yetiştirilen Zn-kutup BeMgZnO/ZnO Heterostructure üzerinde Schottky diyotlar imalatı

Mg₃n₂ ve Zn₃n₂ Ince filmlerin plazma destekli moleküler ışın epitaxy büyümesi

Grafen Destekli Quasi-van der Waals Epitaxy AlN Film Nano-Desenli Safir Substrat ultraviyole Işık Yayan Diyotlar için

İnce Film Transistörlerinin Alüminyum Oksit Dielektrik Tabakasına Anodizasyon Parametrelerinin Etkisi

Karışık Fazlı a -VO_x'e Dayalı Asimetrik Çapraz Çubukların Önyargılı ve İmalatlı Yerinde İletim Elektron Mikroskopisi

InAlN bariyer Yüksek elektron-mobilite Transistörler N-polar Plazma destekli Moleküler Işın Epitaksi

Özet

Daha Fazla Video Keşfet

Bu videodaki bölümler

Ayarlanabilir Vakum Ultraviyole (VUV) Sinkrotron Radyasyon Molecular Beam Kütle Spektrometresi

Gate tanımlı GaAs / AlGaAs Yanal Kuantum Noktalarının nano fabrikasyon

Rapid III-V Heteroepitaxial Karakterizasyonu için Elektron Channeling Kontrast Görüntüleme

Tek elektron pompalayabilme için Silikon Metal-oksit-yarıiletken Kuantum Noktaları

Yeni Malzemelerin Düşük sıcaklık Magnetotransport Ölçüm İleri Deneysel Yöntemler

Moleküler ışın plazma destekli Epitaxy tarafından yetiştirilen Zn-kutup BeMgZnO/ZnO Heterostructure üzerinde Schottky diyotlar imalatı

Mg3n2 ve Zn3n2 Ince filmlerin plazma destekli moleküler ışın epitaxy büyümesi

Grafen Destekli Quasi-van der Waals Epitaxy AlN Film Nano-Desenli Safir Substrat ultraviyole Işık Yayan Diyotlar için

İnce Film Transistörlerinin Alüminyum Oksit Dielektrik Tabakasına Anodizasyon Parametrelerinin Etkisi

Karışık Fazlı a -VOx'e Dayalı Asimetrik Çapraz Çubukların Önyargılı ve İmalatlı Yerinde İletim Elektron Mikroskopisi

Mg₃n₂ ve Zn₃n₂ Ince filmlerin plazma destekli moleküler ışın epitaxy büyümesi

Karışık Fazlı a -VO_x'e Dayalı Asimetrik Çapraz Çubukların Önyargılı ve İmalatlı Yerinde İletim Elektron Mikroskopisi