点缺陷诱导的GaN核壳纳米线非极性m面电势阱及其光电性能调控机制

来自国际团队的研究人员通过金属有机气相外延(MOVPE)制备n型GaN核壳纳米线，利用离轴电子全息术和高分辨透射电镜(HRTEM)发现核心/壳层界面处存在由点缺陷(CN和VGaON)形成的静电势阱，结合价电子能量损失谱(VEELS)和阴极发光光谱(CL)证实缺陷导致的局域能带调控，为第三代半导体光电器件设计提供新思路。

　　

这项突破性研究揭示了氮化镓(GaN)核壳纳米线中令人惊奇的电势分布现象。通过金属有机气相外延(MOVPE)生长的n型纳米线中，研究人员在非极性m面和核壳界面处发现了意料之外的静电势阱。借助先进的电子显微技术组合拳——包括离轴电子全息术和原子级分辨率透射电镜(TEM)，科研团队成功绘制出精确的静电势分布图，并在核壳界面和核心中心区域识别出浅量子阱结构。

高分辨电镜观察排除了平面缺陷和线缺陷的可能性，将矛头直观点缺陷。价电子能量损失谱(VEELS)显示，点缺陷聚集产生的应变会导致局部能带隙变窄。更有趣的是，超光谱阴极发光(CL)分析发现：核心区域的低电势与碳取代氮位点(C_N)缺陷相关，而核壳界面处缺乏对应发光特征的现象，暗示着镓空位-氧氮复合缺陷(V_GaO_N)可能是幕后黑手。

这些发现犹如打开了潘多拉魔盒，展现出点缺陷在宽禁带半导体纳米结构中扮演的关键角色。从能带调控到量子阱形成，这些原子尺度的"不完美"竟然成为操控GaN纳米线光电性能的隐形推手，为设计新一代纳米光电器件提供了全新的缺陷工程思路。