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Pendeo-epitaxy of GaN on SOI nano-pillars: Freestanding and relaxed GaN platelets on silicon with a reduced dislocation density

Authors :
Blandine Alloing
Benjamin Damilano
Guy Feuillet
Nicolas Bernier
Patrice Gergaud
Cécile Gourgon
Marc Portail
Roy Dagher
Virginie Brandli
Maximilien Cottat
Jesus Zuniga Perez
Nicolas Mante
Philippe De Mierry
Centre de recherche sur l'hétéroepitaxie et ses applications (CRHEA)
Université Nice Sophia Antipolis (... - 2019) (UNS)
COMUE Université Côte d'Azur (2015 - 2019) (COMUE UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015 - 2019) (COMUE UCA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)
Institut d’Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie (IEMN) - UMR 8520 (IEMN)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Lille-Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF)-Ecole Centrale de Lille-Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF)-Institut supérieur de l'électronique et du numérique (ISEN)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives - Laboratoire d'Electronique et de Technologie de l'Information (CEA-LETI)
Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA))
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)
Laboratoire des technologies de la microélectronique [2001-2015] (LTM [2001-2015])
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université Nice Sophia Antipolis (1965 - 2019) (UNS)
COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Côte d'Azur (UCA)
Institut d’Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie - UMR 8520 (IEMN)
Centrale Lille-Institut supérieur de l'électronique et du numérique (ISEN)-Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis (UVHC)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF)
Chimie, Structures et Propriétés de Biomatériaux et d'Agents Thérapeutiques (CSPBAT)
Université Paris 13 (UP13)-Institut Galilée-Université Sorbonne Paris Cité (USPC)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Laboratoire des technologies de la microélectronique (LTM )
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])
Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris 13 (UP13)-Institut Galilée-Université Sorbonne Paris Cité (USPC)
Source :
Journal of Crystal Growth, Journal of Crystal Growth, Elsevier, 2019, 526, pp.125235. ⟨10.1016/j.jcrysgro.2019.125235⟩, Journal of Crystal Growth, 2019, 526, pp.125235. ⟨10.1016/j.jcrysgro.2019.125235⟩
Publication Year :
2019
Publisher :
HAL CCSD, 2019.

Abstract

International audience; Nanopendeo-epitaxy of gallium nitride (GaN) is considered in this study as a way of producing freestanding GaN with reduced strain and threading dislocation density (TDD) for optoelectronic applications. The novelty of this work lies in the use of silicon on insulator (SOI) substrates patterned into nano-pillars down to the buried oxide (BOX). We actually want to benefit from the creeping properties of SiO2 at the growth temperature of GaN for strain relaxation and grain-boundary dislocations reduction. In this paper, we report on the fabrication of 40×40 µm 2 and 300×300 µm 2 freestanding GaN platelets, up to 10 µm-thick, spontaneously separated from the initial pillars. Structural and optical characterizations show that the platelets are crack-free and almost fully relaxed, with a TDD of ∼ 4×10 8 /cm 2. We underline the different benefits of this approach, but most importantly, we believe that it will be the founding-brick for transferable GaN-based devices.

Details

Language :
English
ISSN :
00220248
Database :
OpenAIRE
Journal :
Journal of Crystal Growth, Journal of Crystal Growth, Elsevier, 2019, 526, pp.125235. ⟨10.1016/j.jcrysgro.2019.125235⟩, Journal of Crystal Growth, 2019, 526, pp.125235. ⟨10.1016/j.jcrysgro.2019.125235⟩
Accession number :
edsair.doi.dedup.....c583e1644212c8b8afe27bf7ae2991dc