Micro-Raman characterization of homo-epitaxial n doped GaN layers for vertical device applications
- Others:
- Ampère, Département Energie Electrique (EE) ; Ampère (AMPERE) ; École Centrale de Lyon (ECL) ; Université de Lyon-Université de Lyon-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL) ; Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon) ; Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l'Agriculture, l'Alimentation et l'Environnement (INRAE)-École Centrale de Lyon (ECL) ; Université de Lyon-Université de Lyon-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL) ; Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon) ; Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l'Agriculture, l'Alimentation et l'Environnement (INRAE)
- 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)
- Laboratoire Nanotechnologies et Nanosystèmes [Sherbrooke] (LN2) ; Université de Sherbrooke (UdeS)-École Centrale de Lyon (ECL) ; Université de Lyon-Université de Lyon-École Supérieure de Chimie Physique Électronique de Lyon (CPE)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon) ; Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)
- Institut Interdisciplinaire d'Innovation Technologique [Sherbrooke] (3IT) ; Université de Sherbrooke (UdeS)
- Équipe Intégration de Systèmes de Gestion de l'Énergie (LAAS-ISGE) ; Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (LAAS) ; Université Toulouse 1 Capitole (UT1) ; Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse) ; Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3) ; Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP) ; Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse 1 Capitole (UT1) ; Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse) ; Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3) ; Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP) ; Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées
- ANR-18-CE05-0045,C-PI-GaN,Combinaison de transistors GaN à architectures verticale et horizontale pour la conversion de puissance(2018)
Description
N-doped homo-epitaxial GaN samples grown on freestanding GaN substrates have been investigated by micro-Raman spectroscopy. Quantitative analysis of the Eh2 and the A1(LO) modes' behavior has been performed while intentionally increasing the carrier density using silicon doping. We noticed that as the carrier concentration increases up to 1.8 × 1018 cm−3, the Eh2 mode remains unchanged. On the other hand, when the doping gets higher, the A1(LO) position shifts to a higher frequency range, its width becomes larger, and its intensity drastically diminishes. This change in the A1(LO) behavior is due to its interaction and its coupling with the free negative charge carriers. Furthermore, we calibrated the A1(LO) frequency position shift as a function of the n-carrier concentration. We found out that for low n doping, the change in the A1(LO) position can be considered as a linear variation while in the overall doping range, a sigmoid growth trend with a Boltzmann fit can be tentatively applied to describe the A1(LO) position shift. This calibration curve can also be used to describe the coupling strength between the carriers and the A1(LO) phonon. Eventually, this study shows that micro-Raman spectroscopy is a powerful non-destructive tool to probe the doping concentration and the crystalline quality of GaN material with a microscopic spatial resolution.
Abstract
International audience
Additional details
- URL
- https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-03582833
- URN
- urn:oai:HAL:hal-03582833v1
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- UNICA