InTechFun. Innowacyjne technologie wielofunkcyjnych materiałów i struktur dla nanoelektroniki, fotoniki, spintroniki i technik sensorowych

Transkrypt

1 Innowacyjne technologie wielofunkcyjnych materiałów i struktur dla nanoelektroniki, fotoniki, spintroniki i technik sensorowych InTechFun Instytut Technologii Elektronowej

2 InTechFun Zakład ad Bada Materiałów w i Struktur ITE Instytut Technologii Elektronowej

3 InTechFun Rola w projekcie: Zakład ad uczestniczy w Z1.3 Charakteryzacja materiałów i Z2.7 Charakteryzacja struktur Opis działalnoci: Charakteryzacja morfologii, mikrostruktury i topologii materiałów, struktur i przyrzdów przy uyciu transmisyjnej (TEM) i skaningowej (SEM) mikroskopii elektronowej wraz z dodatkowymi badaniami metodami mikro-katodoluminescencji katodoluminescencji (CL), prdu indukowanego wizk elektronow (EBIC) i mikroanalizy rentgenowskiej (EDS)

4 ZESPÓŁ REALIZUJCY PROJEKT! " #$ % &' & &' #$( &' %!

5 INFRASTRUKTURA Transmisyjna mikroskopia elektronowa: -TEM - JEOL 200 CX -HRTEM przygotowanie pod instalacj zakupionego mikroskopu o wysokiej rozdzielczoci JEOL JEM-2100 Skaningowa mikroskopia elektronowa: -SEM - Philips XL30 wraz z aparatur do bada: -CL mikro-katodoluminescencja spektralnie (0.5 nm) i przestrzennie rozdzielcza (Oxford Instrument MonoCL2) -EBIC - prd indukowany wizk elektronow -EDS - mikroanaliza rentgenowska (EDAX) Preparatyka: -zestaw urzdze do preparatyki próbek mikroskopowych TEM -FIB przetarg na zakup urzdzenia do trawienia wizk jonow Focused Ion Beam (FIB) Double Beam

6 Transmisyjna Mikroskopia Elektronowa JEOL JEM CX200 TEM (energia wizki elektronowej 200 kev)

7 HRTEM - INSTALACJA we wrzeniu b.r. - JEOL JEM-2100, LaB 6 (200 kev) Rozdzielczo punktowa 0.19 nm Metody analityczne: STEM HAADF i BF/DF Energy Dispersive Spectrometry EDS Nano-Beam Diffraction NBD (rednica min. 1 nm)

8 Skaningowa Mikroskopia Elektronowa XL-30 Philips (FEI) SEM, działo elektronowe z katod LaB 6

9 Skaningowa Mikroskopia Elektronowa Powikszenie do x

10 Selektywne trawienie w GaN

11 Mała energia wizki dla obserwacji izolatora pokrytego ZnO

12 Katodoluminescencja mapowanie właciwoci optycznych MonoCL2 Oxford Instruments system, monochromatyczne widmo nm (rozdzielczo 0.5 nm) Przykłady: (a) dyslokacje w diodzie laserowej (wiatło fioletowe) InGaN/Ga widoczne jako ciemne punkty; (b) widmo diody laserowej a CL (j.u.) b dioda laserowa InGaN/GaN wiatło fioletowe InGaN/GaN, Długo fali (nm)

13 EDS (Energy( Dispersive Spectrometry) wykrywanie pierwiastków chemicznych w próbce SEM EBIC wykrywanie defektów EBIC (Electron( Beam Induced Current) ) prd indukowany wizk elektronow Przykładowe publikacje: [1] A. Czerwiski, M. PłuskaP uska,, J. Ratajczak,, A. Szerling,, J. Ktcki: Impact of Resistance on Cathodoluminescence and its Application for Layer Sheet-Resistance Measurements, Applied Physics Letters,, 93, (2008). [2] A. Czerwiski, M. Płuska,, J. Ratajczak, A. Szerling,, J. Ktcki, Resistance and Sheet Resistance Measurements Using Electron Beam Induced Current, Applied Physics Letters,, 89, (2006).

14 Transmisyjna Mikroskopia Elektronowa Gallium Arsenide Second-Window Quantum-Dots Lasers GSQ IST Koordynator: Roberto CINGOLANI, National Nanotechnology Lab. Italy Nasza rola: Analiza geometrii i rozkładu kropek kwantowych (Ga,In)As przy uyciu TEM UCZESTNICY: National Nanotechnology Laboratory, Univ. Lecce, Lecce,, WŁOCHY Ecole Polytechnique Federale de Lausanne,, SZWAJCARIA CNRS-LPN, Paris,, FRANCJA Universitaet Ulm, Ulm,, NIEMCY Alcatel Opto Plus, Paris,, FRANCJA Infineon Technologies AG, Muenchen,, NIEMCY Avalon Photonics Ltd, Zuerich,, SZWAJCARIA Instytut Fizyki, Politechnika Łódzka, Łód, POLSKA Instytut Technologii Elektronowej, ITE,, POLSKA Instytut Technologii Materiałów Elektronicznych, ITME,,, POLSKA 5. Program Ramowy Unii Europejskiej

15 przekrój Struktury kropek kwantowych: obraz planarny InAs na GaAs Przykładowe publikacje: [1] Chen J.X., Markus A., Fiore A., Oesterle U., Stanley R.P., Carlin J.F., Houdre R., Ilegems M., Lazzarini L., Nasi L., Todaro M.T., Piscopiello E., Cingolani R., Catalano M., Ktcki J., Ratajczak J.: Tuning InAs/GaAs Quantum Dot Properties under S-K Growth Mode for 1.3 um Applications, Journal of Applied Physics, vol.91, no.10, 15 May 2002, pp [2] Ktcki J., Ratajczak J., Phillipp F., Muszalski J., Bugajski M., Chen J.X., Fiore A.: Electron microscopy study of advanced heterostructures for optoelectronics, Materials Chemistry and Physics, vol.81, no.2-3, 28 Aug. 2003, pp

16 5. Program Ramowy Unii Europejskiej SOurce Drain Architecture for Advanced MOS technology SODAMOS Koordynator: Emmanuel DUBOIS, IEMN-ISEN ISEN CNRS, Villeneuve d Ascq,, France Nasza rola: Charakteryzacja struktur Accumulated Low Schottky Barrier MOSFET on SOI przy uyciu przekrojów TEM UCZESTNICY: IEMN-ISEN ISEN CNRS, FRANCJA Institut Superieur d'electronique du Nord,, FRANCJA ST Microelectronics S.A. FRANCE Universite Catholique de Louvain,, BELGIA Instytut Technologii Elektronowej, ITE,, POLSKA Przykładowe publikacje: [1] Larrieu G, Dubois E, Wallart X, Baie X, Ktcki J. Formation of platinum-based silicide contacts: kinetics, stoichiometry, and current drive capabilities. Journal of Applied Physics,, vol.94, no.12, 15 Dec. 2003, pp [2] Łaszcz A, Ktcki J, Ratajczak J, Larrieu G, Dubois E, Wallart X. Transmission electron microscopy of iridium silicide contacts for advanced MOSFET structures with Schottky source and drain. Journal of Alloys and Compounds,, vol.382, no.1-2, 17 Nov , pp

17 6. Program Ramowy Unii Europejskiej Metallic source and drain for advanced MOS technology METAMOS Koordynator: Emmanuel DUBOIS, IEMN-ISEN ISEN CNRS, Villeneuve d Ascq,, France Nasza rola: Charakteryzacja przy uyciu przekrojów TEM krzemkowych kontaktów Schottky (Ir, Pt, Er, Yb) ) dla technologii MOS UCZESTNICY: Centre National de la Recherche Scientifique,, CNRS, FRANCJA Université Catholique de Louvain-la la-neuve,, UCL, BELGIA Instytut Technologii Elektronowej, ITE,, POLSKA University of Salamanca,, USAL, HISZPANIA ST Microelectronics,, ST, FRANCJA Philips Semiconductors,, PS, FRANCJA

18 Przykładowe publikacje: [1] Reckinger N, Xiaohui Tang, Bayot V, Yarekha DA, Dubois E, Godey S, Wallart X, Larrieu G, Laszcz A, Ratajczak J, Jacques PJ, Raskin J-P. Low Schottky barrier height for ErSi2-x/ x/n-si contacts formed with a Ti cap. Journal of Applied Physics,, vol.104, no.10, 15 Nov. 2008,, pp (9 ). [2] Breil N, Halimaoui A, Skotnicki T, Dubois E, Larrieu G, Laszcz A, Ratajczak J, Rolland G, Pouydebasque A. Selective etching of Pt with respect to PtSi using a sacrificial low temperature germanidation process. Applied Physics Letters,, vol.91, no.23, 3 Dec. 2007, pp [3] Laszcz A, Ratajczak J, Czerwinski A, Katcki J, Srot V, Phillipp F, van Aken PA, Breil N, Larrieu G, Dubois E. Transmission electron microscopy study of the platinum germanide formation process in the Ge/Pt/Ge/SiO2/Si structure. Materials Science & Engineering B,, vol , 155, 5 Dec. 2008,, pp [4] Breil N, Dubois E, Halimaoui A, Pouydebasque A, Laszcz A, Ratajcak J, Larrieu G, Skotnicki T. Integration of PtSi in p- type MOSFETs using a sacrificial low-temperature germanidation process. IEEE Electron Device Letters,, vol.29, no.2, Feb. 2008,, pp

19 DOTYCHCZASOWE DO WIADCZENIA W DZIEDZINIE PROJEKTU 4H SiC implantowane i epitaksjalne diody PiN

20 Epitaksjalne warstwy GaN na podłou szafirowym (1) Niedopasowanie parametrów sieci krystalicznych podłoa oraz GaN - warstwy epitaksjalne o wysokiej gstoci dyslokacji. Dyslokacje w urzdzeniach optoelektronicznych - centra rekombinacji. Własnoci elektryczne dyslokacji w GaN zale od typu dyslokacji i s wci przedmiotem bada 1 Okrelanie typów dyslokacji z przekrojów poprzecznych TEM (czasochłonna analiza kilku obrazów tego samego obszaru przy rónych orientacjach preparatu w mikroskopie) 1 Ph. Ebert et al., Appl. Phys. Lett., 94 (2009), k dyslokacja krawdziowa m dyslokacja mieszana ( mixed mixed-type dislocation )

21 Epitaksjalne warstwy GaN na podłou szafirowym (2) Okrelanie typów i gstoci dyslokacji z preparatów planarnych Typy dyslokacji w epitaksjalnych warstwach GaN mog by okrelone w prosty sposób z preparatów planarnych TEM. Kontrast pochodzcy od dyslokacji jest róny w zalenoci od typu dyslokacji 1 dyslokacja krawdziowa dyslokacja rubowa dyslokacja mieszana 1 D.M Follstaedt et al., Appl. Phys. Lett., 83 (2003), 4797

22 Kryształy SiC SiC moe wystpowa w postaci wielu politypów (ponad 200) Analiza widm dyfrakcyjnych TEM pozwala na okrelenie danego politypu, take tych o bardziej złoonych sekwencjach warstw atomowych 4H-SiC [ ] Przykład dopasowanej przez opracowany program struktury dla otrzymanego widma dyfrakcyjnego. Sekwencj dajc widmo dyfrakcyjne najblisze wynikowi eksperymentalnemu jest sekwencja ABABABCBCBCACAC.

23 Kryształy SiC Obraz TEM pozwala zobaczy błdy ułoenia zakłócenia w sekwencji warstw politypu

24 Kontakty Ni 2 Si / n-sic Warstwy Ni Si przed procesem wygrzewania preparatyka materiałów o rónej twardoci warstwa przejciowa polikrystalicz ny amorficzny Ni Si [0001] polikrystalicz ny Ni amorficzny Si 4H SiC Widoczna periodyczno sieci w kierunku [0001] (wysoka warto parametru sieci 4H SiC w tym kierunku: c = 1.03 nm) 4H SiC Brak rozcigłych defektów w podłou