Mechanizmy dyfuzji Al., Ga, In w trójwymiarowych strukturach kwantowych (AlGaIn)N

Półprzewodniki azotkowe (AlGaIn)N są materiałami stosowanymi w wielu urządzeniach optoelektronicznych i elektronicznych (wielomiliardowe rynki). Mimo to wiele z ich podstawowych parametrów nie jest jeszcze znanych. Sytuacja ta jest związana z bardzo wysokim poziomem gęstości defektów: i) dyslokacje występujące na skutek niedopasowania sieci do obcych podłoży (najczęściej stosowane są szafir i krzem), ii) wady punktowe występujące na skutek niskich temperatur wzrostu (w wyższych temperaturach, azotki ulegają rozkładowi). Projekt ten koncentruje się na wyjaśnieniu, w jaki sposób atomy Ga, In, Al dyfundują w sieci heterostruktury InGaN/GaN i AlGaN/GaN użyte do produkcji urządzeń. W tej dyfuzji pośredniczy metal puste przestrzenie występujące wewnątrz hodowanego materiału, a także powstałe podczas wyżarzania. Dlatego stężenie i mobilność tych wolnych miejsc pracy to podstawowe parametry, które należy wziąć pod uwagę. Niestety gal wolne miejsca można wykryć bezpośrednio jedynie w grubych warstwach za pomocą spektroskopii anihilacji pozytonów. Co więcej, te wolne miejsca pracy mogą być pasywowane przez zanieczyszczenia i domieszki (wodór, tlen, krzem, magnez), co sprawia, że ​​badania trudne i wiele wniosków można wyciągnąć jedynie z eksperymentów pośrednich i symulacji teoretycznych. The Pierwsza część projektu będzie poświęcona wyjaśnieniu, w jaki sposób atomy galu w atmosferze wyżarzania blokują dyfuzja wakantów galu z powierzchni, co powoduje blokowanie dyfuzji atomów Al lub In. Druga część będzie poświęcony doświadczalnym i teoretycznym badaniom Al, Ga, w dyfuzji w przypadku pasów trójwymiarowych, dla których nie tylko górna powierzchnia jest wystawiona na działanie atmosfery wyżarzania, ale także ściany pasków, na których znajdują się powierzchnie stykowe Kończą się AlGaN/GaN i InGaN/GaN. Proponowany projekt powinien umożliwić zaproponowanie mechanizmów dyfuzji atomowej w heterostrukturach (AlGaIn)N jako funkcją gęstości dyslokacji, kształtu powierzchni (paski vs struktury płaskie), atmosfery wyżarzania, odkształceń i prądu elektrycznego pole (bardzo mocne w azotkach). Eksperymenty i obliczenia teoretyczne, które będziemy przeprowadzać w ramach Projektu, nie tylko wzbogacą wiedzę podstawową wiedzę na temat półprzewodników azotkowych, ale także przekażemy szereg informacji ważnych w urządzeniu produkcja. W szczególności jesteśmy zainteresowani: i) Homogenizacja studni kwantowych InGaN (QW) stosowanych w emiterach niebieskich i zielonych (LED i LD) w celu uzyskania najwyższa możliwa wydajność, ii) Unikanie katastrofalnego rozkładu InGaN QW w wysokiej temperaturze, iii) Unikanie dyfuzji Al z warstw AlGaN stosowanych w tranzystorach i emiterach UVC. Wszystkie trzy kwestie są związane z koncentracją, mobilnością i dyfuzją wolnych metali. Jednak najciekawszą częścią projektu będzie badanie efektów w trójwymiarowych (paskowych) strukturach epi. Przyciągają one dużą uwagę, ponieważ można z nich wytwarzać układy diod laserowych emitujących nieco inne światło długość fali. Takie macierze można by zastosować przy wytwarzaniu trójwymiarowych projektorów bez gogli. Jednak to technologia jest bardzo nowa i zasługuje na optymalizacje częściowo zaplanowane w tym projekcie. Metodologia projektu obejmuje szereg technologii (Metalorganic Chemical Vapor Epitaxy, later modelowanie metodą reaktywnego trawienia jonowego) i technik analitycznych (dyfrakcja rentgenowska, mikroskopia elektronowa, pozyton Anihilacja, spektroskopia mas jonów wtórnych, luminescencja i inne).