Mosaic Structure Analysis of InGaN / GaN LED Structures

Year 2018, Issue: 14, 123 - 126, 31.12.2018

İlknur Kars Durukan , Mustafa Kemal Öztürk , Süleyman Özçelik , Ekmel Özbay

https://doi.org/10.31590/ejosat.429153

Abstract

In this study, Mosaic structures of InGaN / GaN
light emitting diode (LED) structures produced by MOCVD method were analyzed.
The effect of the InGaN / GaN barrier layer deposited on the sapphire substrate
on the mosaic structure characterized by high resolution X-ray diffraction
(HR-XRD) method. Our aim is to increase the quality of the LED structure by
taking advantage of the mosaic structure calculations. Today, LEDs have a large
market in the industry for the reason that they have a wide use. In particular,
GaN-based LEDs, such as InGaN, operate at higher power, temperature and
frequency ranges than arsenic-based LEDs. But GaN-based LEDs still have high
defect densities. For this reason, we performed mosaic structure analysis in
our work. In our calculations, Vegard and William's Hall quasi-experimental
methods were used. We can say that the composition is an important factor
leading to the reduction of edge and screw type defects.

Keywords

LED structures, mosaic structure analysis, XRD, MOCVD

InGaN/GaN LED Yapıların Mozaik Yapı Analizi

Abstract

Bu çalışmada, MOCVD yöntemi
ile üretilen InGaN/GaN ışık yayan diyot (LED) yapılarının mozaik yapıları
analiz edildi. Safir alttaş üzerine biriktirilen,  farklı In kompozisyonuna sahip InGaN/GaN
bariyer tabakasının mozaik yapı üzerine etkisi Yüksek Çözünürlü X Işını
Kırınımı (HR-XRD) yöntemi ile karakterize edildi. Amacımız mozaik yapı
hesaplarından yararlanarak LED yapısının kalitesini arttırmaktır. Günümüzde
LED' lerin geniş bir kullanım alanına sahip olmasından dolayı sektörde büyük
bir pazar payı bulunmaktadır. Özellikle InGaN gibi, GaN bazlı LED' ler arsenik
bazlı LED' lerden daha yüksek güç, sıcaklık ve frekans aralıklarında
çalışabilirler. Ancak GaN tabanlı LED' ler hala yüksek kusur yoğunluklarına
sahiptir. Bu nedenle çalışmalarımızda mozaik yapı analizi yapıldı.
Hesaplamalarımızda Vegard ve William Hall yarı deneysel metotları kullanıldı.
Kompozisyonun, kenar ve vida türü kusurların azalmasına yol açan önemli bir
faktör olduğunu söyleyebiliriz.

Keywords

LED yapılar, mozaik yapı analizi, XRD, MOCVD

References

• Cho, H.K., Lee, J.Y., Yang, G.M., Kim, C.S., 2001. Appl. Phys. Lett. 79 (2), 215–217.
• Colby, R., Liang, Z., Wildeson, I.H., Ewoldt, D.A., Sands, T.D., García, R.E., Stach, E.A., 2010. Nano, 10 (5), 1568–1573.
• Chang, S.J., Lin, Y.C., Su, Y.K., Chang, C.S., Wen, T.C., Shei, S.C., Ke, J.C., Kuo, C.W., Chen, S.C., Liu, C.H., 2003. Solid-State Electron., 47 (9), 1539–1542.
• S. Hu, S. Liu, Z. Zhang, H. Yan, Z. Gan, H. Fang, 2015. J. Cryst. Growth, 415, 72–77.
• Özturk, M. K., Arslan, E., Kars, İ, Özcelik, S., Özbay, E., 2013. Mater. Sci. in Semi.Pro., 16, 83–88.
• Arslan, E., Ozturk, M.K., Ozcelik, S., Özbay, E., 2009. Current Applied Physics, 9 (2), 472–477.
• Huang, L., Liu, F., Zhu, J., Kamaladasa, R., Preble, E.A., Paskova, T., Evans, K., Porter, L., Picard, Y.N., Davis, R.F., 2012. J. Cryst. Growth, 347 (1), 88–94.
• Hu, Y.-L., Krämer, S., Fini, P.T., Speck, J.S., 2012. Appl. Phys. Lett., 101 (11), 112102–112105.
• Lobanova, A.V., Kolesnikova, A.L., Romanov, A.E., Karpov, S.Y., Rudinsky, M.E., Yakovlev, E.V., 2013. Appl. Phys. Lett., 103, 15.
• Kars Durukan, İ., Öztürk, M.K., Çörekçi, S., Tamer, M., Baş, Y., Özçelik, S. and Özbay, E., 2017. J. Nanoelectron. Optoelectron. 12, 109-117.
• Kars Durukan, İ., Öztürk, M, K., Özçelik, S., and Özbay, E., 2017. Politeknik Dergisi, 20(3), 531-536.
• Leszczynski, M., Teisseyre, H., Suski, T., Grzegory, I.,Bockowski, M., Jun, J., Pakula, K., Baranowski, J.M., Foxon, C.T. and Cheng, T.S., 1996. Applied Physics Letters, 69,73.
• Cho, S. I., Chang, K. and Kwon, M. S., 2007. Journal of Materials Science, 42, 3569–3572.
• Harutyunyan, V.S., Aivazyan, A.P., Weber, E.R., Kim, Y., Park, Y., Subramanya S.G., 2001. Journal of Physics D: Applied Physics, 34, A35.
• Kisielowski, C., Kruger, J., Ruvimov, S., Suski, T., Ager, J. W., Jones, E., Liliental-Weber, Z., Rubin, M., Weber, E. R., Bremser, M.D. and Davis, R. F., 1996. Physical review B, 54, 17745.
• Kisielowski, C., 1999. Semiconductors and Semimetals, 57, 275-317.
• Perry, W. G., Zheleva, T., Bremser, M. D., Davis, R. F., Shan, W. and Song, J. J., 1997. Journal of Electronic Materials, 26, 224.
• Skromme, B. J., Zhao, H., Wang, D., Kong, H. S., Leonard, M. T., Bulman, G. E. and Molnar, R. J., 1997. Applied Physics Letters, 71, 829.
• Cetin, S. S., Öztürk, M. K., Özcelik, S., Özbay, E., 2012. Crystal Research and Technology, 47, 824– 833.
• Polian, A., Grimsditch, M. and Grzegory, I., 1996. Journal of Applied Physics, 79, 3343.
• Kars Durukan, I., Akpinar, Ö., Avar, C., Gultekin, A., Öztürk, M. K., Özçelik, S., and Özbay, E., 2018. J. Nanoelectron. Optoelectron., 13, 331–334.
• Metzger, T., Höppler, R., Born, E., Ambacher, O., Stutzmann, M., Stömmer, R., Schuster, M., Göbel, H., Christiansen, S., Albrecht, M. and Strunk, H.P., 1998. Philosophical Magazine a-Physics of Condensed Matter Structure Defects, 77,1013.
• Williamson, G. K. and Hall, W. H., 1953. Acta Metallurgica, 1, 22.