Published October 2014 | Version v1
Journal article

Composition of Wide Bandgap Semiconductor Materials and Nanostructures Measured by Atom Probe Tomography and Its Dependence on the Surface Electric Field

Others:
Groupe de physique des matériaux (GPM) ; Université de Rouen Normandie (UNIROUEN) ; Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie) ; Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Centre de recherche sur les Ions, les MAtériaux et la Photonique (CIMAP - UMR 6252) ; Université de Caen Normandie (UNICAEN) ; Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN) ; Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Laboratoire d'Automatique, de Mécanique et d'Informatique industrielles et Humaines - UMR 8201 (LAMIH) ; Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis (UVHC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-INSA Institut National des Sciences Appliquées Hauts-de-France (INSA Hauts-De-France)
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)
Institute of Condensed Matter Physics [Lausanne] ; Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)
Centre de recherche sur l'hétéroepitaxie et ses applications (CRHEA) ; 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)

Description

Atom probe tomography allows for three-dimensional reconstruction of the elemental distribution in materials at the nanoscale. However, the measurement of the chemical composition of compound semiconductors may exhibit strong biases depending on the experimental parameters used. This article reports on a systematic analysis of the composition measurement of III−N binary (AlN, GaN) and ternary compounds (InGaN, InAlN), MgO, and ZnO by laser-assisted tomographic atom probe as a function of laser power and applied DC bias. We performed separate series of measurements at constant bias, constant laser pulse energy, and constant detection rate and a spatial analysis of the surface field through detector hitmap ratios of elemental charge states. As a result, (i) we can determine the separate roles of laser energy and surface fieldthe latter being the dominant factor under standard conditions of analysis; (ii) we compare the behavior of different samples and (iii) different materials; and (iv) we critically discuss the reliability of the measurement of In x Ga 1−x N and In x Al 1−x N alloy fractions and of the Tb concentration in rare-earth-doped ZnO.

Abstract

International audience

Additional details

Created:
December 4, 2022
Modified:
November 30, 2023