Distribuciones de electrones de conducción como se manifiesta en la RMN MAS de nitruro de galio

Área de la Ciencia:

• Química del estado sólido.
• Ciencia de los materiales Ciencia de los materiales.
• Espectroscopia de resonancia magnética nuclear Espectroscopia de resonancia magnética nuclear Espectroscopia de resonancia magnética nuclear Espectroscopia de resonancia magnética nuclear Espectroscopia de resonancia magnética nuclear

Sus antecedentes:

• Las propiedades de los semiconductores están dictadas por la concentración del portador de electrones.
• La caracterización de las distribuciones de electrones inducidas por dopantes es crucial para el rendimiento del material.
• Los métodos existentes pueden carecer de precisión para cuantificar estos efectos.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un método cuantitativo para caracterizar las distribuciones de concentración de los portadores de electrones en los semiconductores.
• Para investigar el impacto de los dopantes intencionales y no intencionales en el nitruro de galio (GaN) utilizando RMN.
• Establecer un vínculo entre las características espectrales de RMN y la heterogeneidad de la concentración de electrones.

Principales métodos:

• Utilizando el giro de ángulo mágico (MAS) Espectroscopia de Resonancia Magnética Nuclear (RMN).
• Analizando los espectros de RMN 71Ga MAS de muestras de GaN sintetizadas químicamente.
• Realizar mediciones de tiempo de relajación de la red de espín en función del desplazamiento espectral.
• Cuantificación de la concentración del portador de electrones utilizando desplazamientos de Knight y análisis de la forma de la línea.

Principales resultados:

• Se observaron absorciones inhomogéneamente ampliadas en GaN no dopado, atribuidas a los desplazamientos de Knight de electrones de conducción degenerados.
• Se ha demostrado una ampliación dramática del espectro y cambios de alta frecuencia en el GaN geo-dopado (0,13% de peso).
• Derivó una función de densidad de probabilidad cuantitativa para la concentración del portador de electrones, indicando una heterogeneidad de composición significativa.

Conclusiones:

• La RMN MAS proporciona una estrategia inequívoca para identificar y cuantificar los efectos de la concentración del portador de electrones en los semiconductores.
• El estudio destaca la presencia de heterogeneidad de composición en GaN, influenciada por las distribuciones de dopantes.
• Este enfoque de RMN ofrece una poderosa herramienta para la caracterización de semiconductores y el control de calidad.