国家标准计划《III族氮化物半导体材料中位错成像的测试 透射电子显微镜法》由 TC203（全国半导体设备和材料标准化技术委员会）归口，TC203SC2（全国半导体设备和材料标准化技术委员会材料分会）执行 ，主管部门为国家标准委。

主要起草单位 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 、苏州纳维科技有限公司 、江苏省第三代半导体研究院 、北京大学 、国家纳米科学中心 。

制定本标准的目的是提供一种通过透射电子显微镜来表征III族氮化物半导体中位错成像的通用程序和测试方法。

氮化物半导体材料广泛应用于光电子、微电子等领域。

氮化镓为直接带隙材料，禁带宽度为3.4eV，其与氮化铝和氮化铟组成的合金材料体系AlxGa1-xN, InxGa1-xN (0<x<1)等的带隙覆盖了整个可见光波段，在激光显示、汽车大灯、半导体照明等光电子领域已经显示了巨大的市场价值。

2014年，三位科学家因为蓝光LED方面的成就共同获得诺贝尔物理学奖，其中的关键材料就是GaN和InGaN。

位错是晶体材料中的一种内部微观缺陷，是晶体点阵中原子的错排产生的。

在III族氮化物半导体中，位错是一种常见缺陷，对材料和器件的性能有重要的影响，而单位面积中的位错个数也就是位错密度是材料质量的一个重要衡量指标。

位错成像是指用特定的方法来直观呈现位错的图像。

对于硅单晶等位错密度较低的材料，可以用常规的化学腐蚀产生位错坑，然后用光学显微镜观测来实现单个位错的成像。

但由于III族氮化物材料中位错密度较高，通常大于104 个/cm2，因此化学腐蚀的方法加光学显微镜观测的方法无法实现单个位错的成像观测。

目前用来表征III族氮化物半导体中位错成像的方法通常为阴极荧光显微镜方法和透射电子显微镜方法。

对于阴极荧光显微镜方法，主要适用于观测单晶的表面，透射电子显微镜方法则没有这样的限制，可以对于氮化镓、氮化铝、氮化铟及其合金等III族氮化物材料的表面和截面进行位错成像观测，并根据观测结果进行位错密度的计算。

但目前国内外尚未有相关的方法标准。

综上所述，制定III族氮化物半导体中位错成像测试的透射电子显微镜方法将提供一种评估III族氮化物半导体位错类型、位错密度的标准方法，对我国氮化物半导体产业的发展起到积极的促进作用。

本标准规定了用透射电子显微镜对III族氮化物半导体材料样品进行位错成像的方法。通常，待测样品在透射电子显微镜中电子束的作用下，会产生三种成像衬度，即质厚衬度、相位衬度、衍射衬度，在本方法中，利用衍射衬度来成像。 在透射电子显微镜中，对于位错类型的观测：制备[01-10]取向的截面观测样品，通过调节双倾样品杆的ɑ和？角度，得到对应于[01-10]晶带轴下的电子衍射谱，然后进一步通过倾转样品，得到对应的双束衍射斑点，即透射斑和衍射斑。对于不同类型位错，选择不同晶面（0002）, (-2110), (-2112)的衍射斑点成像，进而获得螺位错、刃位错、混合位错的图像。 对于位错密度的观测：制备[0001]取向平面观测样品，通过调节双倾样品杆的ɑ和？角度，得到对应于[0001]晶带轴下的电子衍射谱，然后进一步通过倾转样品，得到对应的双束衍射斑点，即透射斑和衍射斑。选择（01-10）的衍射斑点成像，进而获得位错的图像，并进行位错密度的计算。 本标准中主要的技术内容包括了方法原理、样品的制备方法、选择不同衍射斑点进行双束条件和弱束条件的设定、成像条件和拍摄方法等。