仪器情报，科学家使用HAADF-STEM成像技能提醒超晶格微结构的杂乱细节！
氮化镓（GaN）是一种重要的半导体资料，其在蓝光发光二极管等范畴的广泛使用使得其成为了研讨的热门。但是，虽然镁（Mg）掺杂关于完成p型GaN的成功组成至关重要，但GaN和Mg之间的相互效果细节仍然是不知道的。这导致了在使用GaN进行掺杂和构建半导体器材时存在许多应战，尤其是关于进步载流子迁移率的问题。为了应对这一应战，日本名古屋大学（Nagoya University）Jia Wang，Hiroshi Amano等研讨者提出了一种全新的办法：经过在大气压下对镁薄膜和GaN进行退火，完成了单原子镁片自发刺进到GaN中，构成了二维Mg插层GaN超晶格结构。这一办法为完成高弹性应变的GaN供给了或许，然后改变了其电子能带结构，极大地增强了其载流子传输功能。此外，这项研讨还提醒了插层Mg对GaN极性的共同调控效应，为半导体掺杂和资料工程范畴带来了新的思路和方向。
】（1）本研讨初次观察到在大气压下退火镁薄膜在GaN上的情况下，构成了Mg插层GaN超晶格结构，这标志着二维金属插层到体块半导体的初次实例。这一现象被称为2D-Mg掺杂。（2）经过高视点暗场扫描透射电镜（HAADF-STEM）成像技能，作者逐渐扩大的图画提醒了Mg插层GaN超晶格结构的杂乱细节。每个接连的Mg插层片具有数十纳米的直径，而且每对Mg插层之间观察到5-10层GaN。进一步的原子分辩集成差分相位比照（iDPC）-STEM成像证明了插层片由单原子层组成，而能量色散X射线光谱（EDS）和元素分布图证明了这一单层完全由Mg组成。
（3）此外，插层Mg（Mgi）到原子片中的别离不会损坏六角形GaN的原始晶格对称性。具体地，每个Mg原子被六个N原子围住，占有八面体空隙位，构成了ABCAB注册，而相邻的GaN层则遵从ABAB堆叠序列。这一结构的构成导致了在插层层之间笔直方向上的实质性单轴压应变，超过了薄膜资猜中记载的最高值之一。
本研讨提醒了一种全新的现象，即在大气压下，经过在漏磁性氮化镓（GaN）外表退火镁（Mg）薄膜，自发构成了Mg插层GaN超晶格结构。这一发现拓荒了一条新途径，能够将二维金属插层到体块半导体中，然后为资料科学和纳米技能范畴供给了全新的研讨方向。此外，经过对Mg插层GaN超晶格结构的具体表征，作者发现了这种结构具有极高的单轴压应变，超过了薄膜资猜中记载的最高值之一。这为弹性应变工程供给了新的或许性，有望在半导体器材规划和制作中发挥及其重要的效果。、别的，Mg插层还导致了GaN极性的周期性改变，并产生了极化场诱导的净电荷，这为半导体掺杂和导电性增强供给了新的思路。原文概况：Wang, J., Cai, W., Lu, W. et al. Observation of 2D-magnesium-intercalated gallium nitride superlattices. Nature (2024).
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