Systematic study of effects of growth conditions on the (nano-, meso-, micro)size and (one-, two-, three-dimensional) shape of GaN single crystals grown by a direct reaction of Ga with ammonia

Journal of Applied Physics

Volumn 94, Issue 12, 2003, Pages 7749-7756

  Eiahl, Aya Moustafa Sayed ^a   He, Maoqi ^a   Zhou, Peizhen ^a   Harris, G L ^a   Salamanca Riba, Lourdes ^b   Felt, Frederick ^c   Shaw, Harry C ^c   Sharma, Ashok ^c   Jah, Muzar ^c   Lakins, Darryl ^c   Steiner, Todd ^d   Noor Mohammad, S ^e  

^a HOWARD UNIVERSITY   (United States)

^b UNIVERSITY OF MARYLAND   (United States)

^c NASA GODDARD SPACE FLIGHT CENTER   (United States)

^d AIR FORCE OFFICE OF SCIENTIFIC RESEARCH   (United States)

^e Howard University   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

NANOWIRES; QUANTUM EFFECTS;

AMMONIA; CRYSTAL GROWTH; CRYSTAL STRUCTURE; DIFFUSION; ENERGY DISPERSIVE SPECTROSCOPY; GALLIUM NITRIDE; MOLECULAR DYNAMICS; NANOSTRUCTURED MATERIALS; NITROGEN COMPOUNDS; OPTICAL MICROSCOPY; QUANTUM THEORY; QUARTZ; SCANNING ELECTRON MICROSCOPY; SURFACES; TRANSMISSION ELECTRON MICROSCOPY;

SINGLE CRYSTALS;

EID: 0346305078     PISSN: 00218979     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1063/1.1622992     Document Type: Article

References (39)

1. Z. H. Wu, X. Y. Mei, D. Kim, M. Blumin, and H. E. Ruda, Appl. Phys. Lett. 81, 5177 (2002).
2. A. D. Berry, R. J. Tonucci, and M. Fatemi, Appl. Phys. Lett. 69, 2846 (1996).
3. Hanxuan Li, Theda Daniels-Race, and Mohamed-Ali Hasan, J. Vac. Sci. Technol. B 19, 1471 (2001).
4. Haeyeon Yang, P. Ballet, and G. J. Salamo, J. Appl. Phys. 89, 7871 (2001).
5. N. Kouklin, L. Menon, A. Z. Wong, D. W. Thompson, J. A. Woollam, P. F. Williams, and S. Bandyopadhyay, Appl. Phys. Lett. 79, 4423 (2001).
6. S. N. Mohammad and H. Morkoç, Prog. Quantum Electron. 20, 361 (1996).
7. H. Morkoç and S. N. Mohammad, Science 267, 51 (1995); G. Fasol, ibid. 272, 1751 (1996); F. A. Ponce and D. P. BOUT, Nature (London) 368, 351 (1997); J. R. Kim, H. M. So, J. W. Park, J. J. Kim, J. Kim, C. J. Lee, and S. C. Lyu, Appl. Phys. Lett. 80, 3548 (2002); M. W. Lee, H. Z. Twu, C. C. Chen, and C. H. Chen, ibid. 79, 3693 (2001); G. L. Harris, P. Zhou, M. Maoqi, and J. B. Halpern, in Technical Digest, Lasers and Electro-Optics, 2001: CLEO '01, 239.
8. H. Morkoç and S. N. Mohammad, Science 267, 51 (1995); G. Fasol, ibid. 272, 1751 (1996); F. A. Ponce and D. P. BOUT, Nature (London) 368, 351 (1997); J. R. Kim, H. M. So, J. W. Park, J. J. Kim, J. Kim, C. J. Lee, and S. C. Lyu, Appl. Phys. Lett. 80, 3548 (2002); M. W. Lee, H. Z. Twu, C. C. Chen, and C. H. Chen, ibid. 79, 3693 (2001); G. L. Harris, P. Zhou, M. Maoqi, and J. B. Halpern, in Technical Digest, Lasers and Electro-Optics, 2001: CLEO '01, 239.
9. H. Morkoç and S. N. Mohammad, Science 267, 51 (1995); G. Fasol, ibid. 272, 1751 (1996); F. A. Ponce and D. P. BOUT, Nature (London) 368, 351 (1997); J. R. Kim, H. M. So, J. W. Park, J. J. Kim, J. Kim, C. J. Lee, and S. C. Lyu, Appl. Phys. Lett. 80, 3548 (2002); M. W. Lee, H. Z. Twu, C. C. Chen, and C. H. Chen, ibid. 79, 3693 (2001); G. L. Harris, P. Zhou, M. Maoqi, and J. B. Halpern, in Technical Digest, Lasers and Electro-Optics, 2001: CLEO '01, 239.
10. H. Morkoç and S. N. Mohammad, Science 267, 51 (1995); G. Fasol, ibid. 272, 1751 (1996); F. A. Ponce and D. P. BOUT, Nature (London) 368, 351 (1997); J. R. Kim, H. M. So, J. W. Park, J. J. Kim, J. Kim, C. J. Lee, and S. C. Lyu, Appl. Phys. Lett. 80, 3548 (2002); M. W. Lee, H. Z. Twu, C. C. Chen, and C. H. Chen, ibid. 79, 3693 (2001); G. L. Harris, P. Zhou, M. Maoqi, and J. B. Halpern, in Technical Digest, Lasers and Electro-Optics, 2001: CLEO '01, 239.
11. H. Morkoç and S. N. Mohammad, Science 267, 51 (1995); G. Fasol, ibid. 272, 1751 (1996); F. A. Ponce and D. P. BOUT, Nature (London) 368, 351 (1997); J. R. Kim, H. M. So, J. W. Park, J. J. Kim, J. Kim, C. J. Lee, and S. C. Lyu, Appl. Phys. Lett. 80, 3548 (2002); M. W. Lee, H. Z. Twu, C. C. Chen, and C. H. Chen, ibid. 79, 3693 (2001); G. L. Harris, P. Zhou, M. Maoqi, and J. B. Halpern, in Technical Digest, Lasers and Electro-Optics, 2001: CLEO '01, 239.
12. H. Morkoç and S. N. Mohammad, Science 267, 51 (1995); G. Fasol, ibid. 272, 1751 (1996); F. A. Ponce and D. P. BOUT, Nature (London) 368, 351 (1997); J. R. Kim, H. M. So, J. W. Park, J. J. Kim, J. Kim, C. J. Lee, and S. C. Lyu, Appl. Phys. Lett. 80, 3548 (2002); M. W. Lee, H. Z. Twu, C. C. Chen, and C. H. Chen, ibid. 79, 3693 (2001); G. L. Harris, P. Zhou, M. Maoqi, and J. B. Halpern, in Technical Digest, Lasers and Electro-Optics, 2001: CLEO '01, 239.
13. S. M. Lee, Y. H. Lee, Y. G. Hwang, J. Eisner, and D. Porezag, Phys. Rev. B 60, 7788 (1999).
14. W. Han, S. Fan, Q. Li, and Y. Hu, Science 277, 1287 (1997); X. F. Duan and C. M. Lieber, J. Am. Chem. Soc. 122, 188 (2000); C. C. Chen and C. C. Yeh, Adv. Mater. (Weinheim, Ger.) 12, 738 (2000); X. Chen, J. Li, Y. Cao, Y. Lan, H. Li, M. He, C. Wand, Z. Zhang, and Z. Qiao, ibid. 12, 1437 (2000); G. S. Cheng, L. D. Zhang, Y. Zhu, G. T. Fei, and L. Li, Appl. Phys. Lett. 75, 2455 (1999); C. C. Tang, S. Fan, H. Y. Dand, P. Li, and Y. M. Liu, ibid. 77, 1961 (2000); H. Y. Peng, X. T. Zhou, N. Wang, Y. F. Zheng, L. S. Liao, W. S. Shi, G. S. Lee, and S. T. Lee, Chem. Phys. Lett. 327, 263 (2000); Wei-Qiang Han and A. Zettl, Appl. Phys. Lett. 81, 5051 (2002).
15. W. Han, S. Fan, Q. Li, and Y. Hu, Science 277, 1287 (1997); X. F. Duan and C. M. Lieber, J. Am. Chem. Soc. 122, 188 (2000); C. C. Chen and C. C. Yeh, Adv. Mater. (Weinheim, Ger.) 12, 738 (2000); X. Chen, J. Li, Y. Cao, Y. Lan, H. Li, M. He, C. Wand, Z. Zhang, and Z. Qiao, ibid. 12, 1437 (2000); G. S. Cheng, L. D. Zhang, Y. Zhu, G. T. Fei, and L. Li, Appl. Phys. Lett. 75, 2455 (1999); C. C. Tang, S. Fan, H. Y. Dand, P. Li, and Y. M. Liu, ibid. 77, 1961 (2000); H. Y. Peng, X. T. Zhou, N. Wang, Y. F. Zheng, L. S. Liao, W. S. Shi, G. S. Lee, and S. T. Lee, Chem. Phys. Lett. 327, 263 (2000); Wei-Qiang Han and A. Zettl, Appl. Phys. Lett. 81, 5051 (2002).
16. W. Han, S. Fan, Q. Li, and Y. Hu, Science 277, 1287 (1997); X. F. Duan and C. M. Lieber, J. Am. Chem. Soc. 122, 188 (2000); C. C. Chen and C. C. Yeh, Adv. Mater. (Weinheim, Ger.) 12, 738 (2000); X. Chen, J. Li, Y. Cao, Y. Lan, H. Li, M. He, C. Wand, Z. Zhang, and Z. Qiao, ibid. 12, 1437 (2000); G. S. Cheng, L. D. Zhang, Y. Zhu, G. T. Fei, and L. Li, Appl. Phys. Lett. 75, 2455 (1999); C. C. Tang, S. Fan, H. Y. Dand, P. Li, and Y. M. Liu, ibid. 77, 1961 (2000); H. Y. Peng, X. T. Zhou, N. Wang, Y. F. Zheng, L. S. Liao, W. S. Shi, G. S. Lee, and S. T. Lee, Chem. Phys. Lett. 327, 263 (2000); Wei-Qiang Han and A. Zettl, Appl. Phys. Lett. 81, 5051 (2002).
17. W. Han, S. Fan, Q. Li, and Y. Hu, Science 277, 1287 (1997); X. F. Duan and C. M. Lieber, J. Am. Chem. Soc. 122, 188 (2000); C. C. Chen and C. C. Yeh, Adv. Mater. (Weinheim, Ger.) 12, 738 (2000); X. Chen, J. Li, Y. Cao, Y. Lan, H. Li, M. He, C. Wand, Z. Zhang, and Z. Qiao, ibid. 12, 1437 (2000); G. S. Cheng, L. D. Zhang, Y. Zhu, G. T. Fei, and L. Li, Appl. Phys. Lett. 75, 2455 (1999); C. C. Tang, S. Fan, H. Y. Dand, P. Li, and Y. M. Liu, ibid. 77, 1961 (2000); H. Y. Peng, X. T. Zhou, N. Wang, Y. F. Zheng, L. S. Liao, W. S. Shi, G. S. Lee, and S. T. Lee, Chem. Phys. Lett. 327, 263 (2000); Wei-Qiang Han and A. Zettl, Appl. Phys. Lett. 81, 5051 (2002).
18. W. Han, S. Fan, Q. Li, and Y. Hu, Science 277, 1287 (1997); X. F. Duan and C. M. Lieber, J. Am. Chem. Soc. 122, 188 (2000); C. C. Chen and C. C. Yeh, Adv. Mater. (Weinheim, Ger.) 12, 738 (2000); X. Chen, J. Li, Y. Cao, Y. Lan, H. Li, M. He, C. Wand, Z. Zhang, and Z. Qiao, ibid. 12, 1437 (2000); G. S. Cheng, L. D. Zhang, Y. Zhu, G. T. Fei, and L. Li, Appl. Phys. Lett. 75, 2455 (1999); C. C. Tang, S. Fan, H. Y. Dand, P. Li, and Y. M. Liu, ibid. 77, 1961 (2000); H. Y. Peng, X. T. Zhou, N. Wang, Y. F. Zheng, L. S. Liao, W. S. Shi, G. S. Lee, and S. T. Lee, Chem. Phys. Lett. 327, 263 (2000); Wei-Qiang Han and A. Zettl, Appl. Phys. Lett. 81, 5051 (2002).
19. W. Han, S. Fan, Q. Li, and Y. Hu, Science 277, 1287 (1997); X. F. Duan and C. M. Lieber, J. Am. Chem. Soc. 122, 188 (2000); C. C. Chen and C. C. Yeh, Adv. Mater. (Weinheim, Ger.) 12, 738 (2000); X. Chen, J. Li, Y. Cao, Y. Lan, H. Li, M. He, C. Wand, Z. Zhang, and Z. Qiao, ibid. 12, 1437 (2000); G. S. Cheng, L. D. Zhang, Y. Zhu, G. T. Fei, and L. Li, Appl. Phys. Lett. 75, 2455 (1999); C. C. Tang, S. Fan, H. Y. Dand, P. Li, and Y. M. Liu, ibid. 77, 1961 (2000); H. Y. Peng, X. T. Zhou, N. Wang, Y. F. Zheng, L. S. Liao, W. S. Shi, G. S. Lee, and S. T. Lee, Chem. Phys. Lett. 327, 263 (2000); Wei-Qiang Han and A. Zettl, Appl. Phys. Lett. 81, 5051 (2002).
20. W. Han, S. Fan, Q. Li, and Y. Hu, Science 277, 1287 (1997); X. F. Duan and C. M. Lieber, J. Am. Chem. Soc. 122, 188 (2000); C. C. Chen and C. C. Yeh, Adv. Mater. (Weinheim, Ger.) 12, 738 (2000); X. Chen, J. Li, Y. Cao, Y. Lan, H. Li, M. He, C. Wand, Z. Zhang, and Z. Qiao, ibid. 12, 1437 (2000); G. S. Cheng, L. D. Zhang, Y. Zhu, G. T. Fei, and L. Li, Appl. Phys. Lett. 75, 2455 (1999); C. C. Tang, S. Fan, H. Y. Dand, P. Li, and Y. M. Liu, ibid. 77, 1961 (2000); H. Y. Peng, X. T. Zhou, N. Wang, Y. F. Zheng, L. S. Liao, W. S. Shi, G. S. Lee, and S. T. Lee, Chem. Phys. Lett. 327, 263 (2000); Wei-Qiang Han and A. Zettl, Appl. Phys. Lett. 81, 5051 (2002).
21. W. Han, S. Fan, Q. Li, and Y. Hu, Science 277, 1287 (1997); X. F. Duan and C. M. Lieber, J. Am. Chem. Soc. 122, 188 (2000); C. C. Chen and C. C. Yeh, Adv. Mater. (Weinheim, Ger.) 12, 738 (2000); X. Chen, J. Li, Y. Cao, Y. Lan, H. Li, M. He, C. Wand, Z. Zhang, and Z. Qiao, ibid. 12, 1437 (2000); G. S. Cheng, L. D. Zhang, Y. Zhu, G. T. Fei, and L. Li, Appl. Phys. Lett. 75, 2455 (1999); C. C. Tang, S. Fan, H. Y. Dand, P. Li, and Y. M. Liu, ibid. 77, 1961 (2000); H. Y. Peng, X. T. Zhou, N. Wang, Y. F. Zheng, L. S. Liao, W. S. Shi, G. S. Lee, and S. T. Lee, Chem. Phys. Lett. 327, 263 (2000); Wei-Qiang Han and A. Zettl, Appl. Phys. Lett. 81, 5051 (2002).
22. Maoqi He, I. Minus, P. Zhou, S. N. Mohammad, J. B. Halpern, R. Jacobs, W. L. Sarney, L. Salamanca-Riba, and R. D. Vispute, Appl. Phys. Lett. 77, 3731 (2000).
23. Maoqi He, P. Zhou, S. N. Mohammad, G. L. Harris, J. B. Halpern, R. Jacobs, W. L. Sarrey, and L. Salamanca-Riba, J. Cryst. Growth 231, 357 (2001).
24. R. Jacobs, L. Salamanca-Riba, Maoqi He, G. L. Harris, P. Zhou, S. N. Mohammad, and J. B. Halpern, Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 675, W9.4.1 (2001).
25. X. Duan, Y. Huang, R. Agarwal, and C. M. Lieber, Nature (London) 421, 241 (2003).
26. E. S. Snow, P. M. Campbell, and J. P. Novak, J. Vac. Sci. Technol. B 20, 822 (2002).
27. N. C. MacDonald, in Nanotechnology, edited by G. Timp (Springer-Verlag, New York, 1999), Chap. 3.
28. S. Pilgram and M. Buttiker, Phys. Rev. Lett. 89, 200401 (2002).
29. W. Han, S. Fan, Q. Li, and Y. Hu, Science 277, 1287 (1997).
30. Y. M. Wang, M. W. Chen, F. H. Zhou, and E. Ma, Nature (London) 419, 912 (2002).
31. C. C. Chen and C. C. Yen, Adv. Mater. (Weinheim, Ger.) 12, 738 (2000).
32. S. Nagata and T. Tknaka, J. Appl. Phys. 48, 940 (1977).
33. J. H. Neave, P. J. Dobson, B. A. Joyce, and J. Zhang, Appl. Phys. Lett. 47, 100 (1985).
34. Y. Horikoshi, M. Kawashima, and H. Yamaguchi, Jpn. J. Appl. Phys., Part 2 25, L868 (1986).
35. Thin-Film Deposition: Principles and Practice, edited by Donald L. Smith (McGraw-Hill, New York, 1995), p. 135.
36. J. L. Rouviere, J. L. Weyher, M. Seelmann-Eggebert, and S. Porowski, Appl. Phys. Lett. 73, 668 (1998).
37. J. L. Rouviere, M. Arlery, R. Niebuhr, K. H. Bachern, and O. Briot, Mater. Sci. Eng., B 43, 161 (1997).
38. M. H. Xie, S. M. Seutter, W. K. Zhu, L. X. Zheng, H. S. Wu, and S. Y. Tong, Phys. Rev. Lett. 82, 2749 (1999).
39. M. Kamp, M. Mayer, A. Pelzmann, and K. J. Ebiling, MRS Internet J. Nitride Semicond. Res. 2, 26 (1997).