High energy ion irradiated III-N semiconductors (AlN, GaN, InN): study of point defect and extended defect creation

Nitride semiconductors III N (AlN, GaN, InN) have interesting properties for micro-and opto-electronic applications. In use, they may be subjected to different types of radiation in a wide range of energy. In AlN, initially considered insensitive to electronic excitations (Se), we have demonstrated a novel type of synergy between Se and nuclear collisions (Sn) for the creation of defects absorbing at 4.7 eV. In addition, another effect of Se is highlighted in AlN: climb of screw dislocations under the influence of Se, at high fluence. In GaN, two mechanisms can explain the creation of defects absorbing at 2.8 eV: a synergy between Se and Sn, or a creation only due to Sn but with a strong effect of the size of displacement cascades. The study, by TEM, of the effects of Se in the three materials, exhibits behaviors highly dependent on the material while they all belong to the same family with the same atomic structure. Under monoatomic ion irradiations (velocity between 0.4 and 5 MeV/u), while discontinuous tracks are observed in GaN and InN, no track is observed in AlN with the highest electronic stopping power (33 keV/nm). Only fullerene clusters produce tracks in AlN. The inelastic thermal spike model was used to calculate the energies required to produce track in AlN, GaN and InN, they are 4.2 eV/atom, 1.5 eV/atom and 0.8 eV/atom, respectively. This sensitivity difference according to Se, also occurs at high fluence.

Data and Resources

Additional Info

Field Value
Source https://theses.hal.science/tel-00936879
Author Sall, Mamour
Maintainer CCSD
Last Updated May 7, 2026, 06:04 (UTC)
Created May 7, 2026, 06:04 (UTC)
Identifier tel-00936879
Language fr
Rights https://about.hal.science/hal-authorisation-v1/
contributor Matériaux, Défauts et IRradiations (MADIR) ; Centre de recherche sur les Ions, les MAtériaux et la Photonique (CIMAP - UMR 6252) ; Université de Caen Normandie (UNICAEN) ; Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Institut Rayonnement Matière de Saclay (DRF) (IRAMIS) ; Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN) ; Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche sur les Matériaux Avancés (IRMA) ; Université de Caen Normandie (UNICAEN) ; Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN) ; Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN) ; Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie) ; Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN) ; Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie) ; Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Caen Normandie (UNICAEN) ; Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Institut Rayonnement Matière de Saclay (DRF) (IRAMIS) ; Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN) ; Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche sur les Matériaux Avancés (IRMA) ; Université de Caen Normandie (UNICAEN) ; Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN) ; Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN) ; Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie) ; Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN) ; Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie) ; Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
creator Sall, Mamour
date 2013-11-21T00:00:00
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metadata_modified 2025-12-04T00:00:00
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