Stress and doping analysis of low n-doped GaN layers on various substrates by micro-Raman mapping
2 AMPERE - Ampère
3 DCOS - Département Composants Silicium
4 CEA-LETI - Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives - Laboratoire d'Electronique et de Technologie de l'Information
5 CRHEA - Centre de recherche sur l'hétéroepitaxie et ses applications
6 WIND - IEMN - WIde baNd gap materials and Devices - IEMN
7 IEMN - Institut d’Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie - UMR 8520
8 LN2 - Laboratoire Nanotechnologies et Nanosystèmes [Sherbrooke]
9 INL - Institut des Nanotechnologies de Lyon
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Résumé
In this work, using micro-Raman spectroscopy mapping, we propose a methodology to separate the stress effect from the n-doping effect on A1LO and E2H GaN phonon modes frequency for low n-doped (<1017 cm−3) GaN layers grown on various substrates (GaN, sapphire, and silicon). This methodology shows a linear relation between the two phonon modes, in which the slope corresponds to GaN biaxial stress coefficients ratio KA1LOB/KE2HB and is 0.76 ± 0.01. Our value may act as a useful guideline for selecting or refining KE2HB and KA1LOB values. Samples that are mainly biaxially stressed show good agreement with the linear relation independently of the substrate. As for GaN/GaN samples, the change of slope indicates that layers are predominantly under dislocation-induced stress. However, independently of the substrate, the y-intercept increases with the n-carrier concentration, which provides a qualitive estimation of the net doping.