En el presente artículo se lleva a cabo el análisis del efecto que el dopado con Si tiene sobre la estructura de defectos en epicapas de GaN crecidas por epitaxia de haces moleculares sobre sustratos de Si (111) utilizando capas amortiguadoras de AlN. La caracterización estructural se llevó a cabo mediante microscopía electrónica de transmisión convencional y de alta resolución. El dopado con Si afecta a la desorientación y tamaño de los subgranos que constituyen la estructura mosaico de la epicapa de GaN. El dopado con Si provoca un aumento en la densidad de defectos planares, así como una disminución en la densidad de dislocaciones de propagación. El incremento en el grado de desorientación de inclinación, así como en la densidad de defectos planares que se produce conforme aumenta el dopado con Si explican la disminución en la densidad de dislocaciones que alcanzan la superficie libre de GaN. The Si doping effect on the defect structure in GaN epilayers grown by molecular beam epitaxy on Si(111) substrates using AlN buffer layers has been studied. Transmission electron microscopy and related techniques have been used to carry out the structural characterization. The Si doping affects both the subgrain size and misorientation in GaN epilayer mosaic structure. The Si doping also leads to an increase of the planar defect density, as well as a decrease of the threading dislocation density. The enlargement of the subgrain tilt and the planar defect density explain the reduction of the dislocation density reaching the GaN free surface.
Key words: Gallium nitride, GaN/AlN/Si(111), semiconductor heterostructure, TEM, HREM
INTRODUCCIÓNEl gran interés que han despertado los semiconductores de banda prohibida ancha en la actualidad se centra en el diseño y elaboración de dispositivos optoelectrónicos de aplicación en la tecnología del almacenamiento de datos, así como de componentes electrónicos de alta potencia y elevada temperatura. La fabricación de diodos con emisión dentro del intervalo de energías que abarca desde 3.4 eV hasta 6.2 eV (1) , así como la obtención de diodos láser, han mostrado el enorme potencial de las aleaciones III-N para la producción de componentes electrónicos que operen en el intervalo del espectro visible y U.V. Así, los dispositivos basados en materiales semiconductores III-N son capaces de mejorar la potencia y temperatura de operación debido al elevado valor de las bandas prohibidas que presentan. Para el crecimiento de GaN se han utilizado una gran variedad de sustratos, entre los que destacan 6H-SiC, GaAs, MgAl 2 O 4 , zafiro y Si, así como diversas técnicas de crecimiento basadas principalmente en deposición de vapores químicos (CVD) y epitaxia de haces moleculares (MBE). El crecimiento de GaN sobre sustratos de Si, tiene particular interés, ya que permitiría su integración en la tecnología del Si, que ha alcanzado un alto grado de desarrollo. Sin embargo, debido al elevado desajuste reticular entre el GaN y el Si (16.9% en tensión) y a la diferencia en los coeficientes de expansión tér...