Investigación del desorden de red inducido por helio en GaN y AlN bajo irradiación localmente precisa

• Se investigó el desorden de red en GaN y AlN implantados con He + FIB. • El área defectuosa en GaN comprende una región de dislocación bulbosa y una región de cuello localmente amorfa. • Se identifican simultáneamente desalineación, hinchazón, nanocrataduras y nanocristales de Ga. • Analiza la influencia de las condiciones de irradiación en los defectos inducidos por He + FIB en GaN. Este estudio presenta un análisis en profundidad del desorden de la red del sustrato en GaN y AlN, particularmente en GaN, bajo irradiación controlada y precisa lograda mediante microscopía de iones de helio. GaN fue expuesto a diversas fluencias de irradiación (0.01–0.1 nC/μm) a energías de haz de 15 keV y 35 keV, con un posterior desorden de red caracterizado utilizando microscopía electrónica de transmisión de alta resolución y espectroscopía de energía dispersiva. Los resultados revelan que la región defectuosa en GaN se caracteriza como un perfil en forma de jarrón que comprende una región bulbosa llena de burbujas de helio unidas a lazos de dislocación y una región de cuello localmente amorfa. A medida que la fluencia de irradiación aumenta o la energía del haz disminuye, los defectos se vuelven más densos, llevando a la formación de estructuras defectuosas complejas y severas distorsiones de la red. Bajo condiciones de irradiación de 15 keV junto con 0.1 nC/μm, se identifican desalineación cristalográfica, hinchazón de la superficie, nanocrataduras formadas por la coalescencia lateral de burbujas de helio, el déficit de átomos de N y nanocristales de Ga enriquecidos. El sustrato de AlN expuesto a irradiación exhibe perfiles de daño similares a los de GaN, pero no hay un desorden preferencial de la superficie de AlN. Este estudio mejora la comprensión del desorden de red inducido por iones en los III-nitróidos bajo la implantación de iones de gas ligero, proporcionando valiosos insights sobre la respuesta a la irradiación de los III-nitróidos.