基于多模态刺激拉曼散射显微镜对 GaN 线粒细胞的三维成像
应用物理
2025-11-10 v1
摘要
新兴的 gallium nitride（GaN）垂直电源器件需要高品质的 GaN 晶体，尤其要减少晶体缺陷——尤其是线粒细胞（TDs），以充分发挥该材料的高临界电场和电子迁移率。对 TD 表征的强烈需求推动了许多成像技术的发展，如多光子激发光致发光（MPPL）显微镜和自发拉曼显微镜。然而，这些技术都缺乏以非破坏性方式对密集存在的 TDs 进行三维（3D）可视化，或区分 TDs 类型。本文提出一种结合多模态 3D 刺激拉曼散射（SRS）和 MPPL 显微镜的方法，对免费-standing GaN 衬底中的 TDs 进行非破坏性表征。利用强 SRS 信号，我们实现了比自发拉曼显微镜快 10^2-10^3 倍的成像速度。这一加速成像速度使得能够对由 TDs 引起的应变场进行 3D SRS 成像，这些应变场与 Burgers 向量的边缘分量相关。多模态 3D SRS 和 MPPL 成像揭示了丰富的 TD 特征和行为信息，包括传播方向、Burgers 向量、位错反应以及它们之间的关系。此外，我们展示了一种确定螺旋型 TDs 的确定性识别方法，这类螺旋型 TDs 被视为导致 p-n 结漏电的致命缺陷，通过结合 MPPL 模式和螺旋位错处无 SRS 峰位移来实现。我们的多模态成像技术将大大推动对位错表征的理解，从而实现高品质 GaN 晶体和高性能 GaN 器件。
引用
@article{arxiv.2511.04915,
title = {Three-dimensional imaging of threading dislocations in GaN by multimodal stimulated Raman scattering microscopy},
author = {Shun Takahashi and Yusuke Wakamoto and Kazuhiro Kuruma and Takuya Maeda and Yasuyuki Ozeki},
journal= {arXiv preprint arXiv:2511.04915},
year = {2025}
}