Kształtowanie przestrzenne struktur AlGaInN jako klucz do nowych generacji przyrządów optoelektronicznych

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "Kształtowanie przestrzenne struktur AlGaInN jako klucz do nowych generacji przyrządów optoelektronicznych"

Krystyna Stefańska
7 lat temu
Przeglądów:

1 Kształtowanie przestrzenne struktur AlGaInN jako klucz do nowych generacji przyrządów optoelektronicznych Projekt realizowany w ramach programu LIDER finansowanego przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju Marcin Sarzyński, NL-2 Najważniejsze informacje o NCBiR i o przyznanym projekcie Cele naukowo-technologiczne projektu Podsumowanie

2 Narodowe Centrum Badań i Rozwoju - Narodowe Centrum Badań i Rozwoju jest agencją wykonawczą w rozumieniu ustawy z dnia 27 sierpnia 2009 r. o finansach publicznych (Dz. U. Nr 157, poz oraz z 2010 r. Nr 28, poz. 146), powołaną do realizacji zadań z zakresu polityki naukowej, naukowotechnicznej i innowacyjnej państwa. Podlega MNiSW Misja Centrum: Wsparcie polskich jednostek naukowych oraz przedsiębiorstw w rozwijaniu ich zdolności do tworzenia i wykorzystywania rozwiązań opartych na wynikach badań naukowych w celu nadania impulsu rozwojowego gospodarce i z korzyścią dla społeczeństwa. Różne programy finansowania badań niezależne od konkursów MNiSW Aktualny dyrektor - prof. Krzysztof Jan Kurzydłowski Poprzedni dyrektor - Prof. Bogusław Smólski

3 Nasz projekt w ramach programu LIDER NCBiR Finansowanie Sprawozdania TopGaN Raporty Wdrożenia Jednostka Goszcząca - IWC PAN - Badania naukowe - Opracowanie technologii LIDER M. S. Zespół: 1. A. N - S 2. R. Cz. 3. J. P. 4. G. S. Zaplecze naukowo - badawcze Jednostki Materiały Konferencje Upowszechnianie wyników Usługi obce

4 Nasz projekt - najważniejsze informacje Kierownik Epitaksja Epitaksja Tytuł projektu: Kształtowanie przestrzenne struktur AlGaInN jako klucz do nowych generacji przyrządów optoelektronicznych Czas realizacji i kwota finansowania: 3 lata, PLN Selekcja: Finansowanie uzyskało 36 na 118 wniosków Najlepszy wniosek - 1 miejsce pkt. na 200 Nasz wniosek - 7 miejsce pkt. na 200 Najgorszy wniosek - 36 miejsce pkt. Processing Pomiary optyczne Komitet Doradczy

5 Budowa wewnętrzna modułu laserowego

6 Wewnętrzna budowa diody laserowej Badania w ramach projektu LIDER

7 Technologia planarna wytwarzania diod Metalorganic Vapor Phase Epitaxy Alternatywna technika - MBE

8 Przewodni temat naszago projektu - Techniki lateralnego kształtowania struktur Tytuł projektu: Kształtowanie przestrzenne struktur AlGaInN jako klucz do nowych generacji przyrządów optoelektronicznych AlN AlN Struktury z maską AlN - eliminacja pękania - eliminacja wnikania promieniowania do podłoża SiO2 Struktury na mikropowierzchniach semipolarnych - Eliminacja wpływu pól piezoelektrycznych Struktury na podłożach o zmiennej dezorientacji - wielokolorowe matryce laserowe - eliminacja efektu przegrzewania się zwierciadeł

9 Dezorientacja (odorientowanie, miscut)

10 Motywacja badań dezorientacji Niepowtarzalne własności elektryczne i optyczne laserów

11 Wpływ dezorientacji na morfologię warstw MOVPE dez~0 dez=0.5 st. 1. Przy małej dezorientacji podłoża podczas wzrostu warstwy GaN powstają piramidalne defekty. W efekcie dezorientacja podłoża staje się przypadkowa

12 Wpływ dezorientacji na wbudowywanie się indu deg Intensity (arb. units) deg Layers at 10K 970 n1695 n1654 n2013 n1850 n1871 3,2 3,1 MBE p1215 3,0 Energy [ev ] 300/ / / / / /730 2,9 2,8 2,7 2,6 2, In [%] Emission wavelength (nm) 2. Zawartość indu w warstwie InGaN maleje z dezorientacją podłoża pomimo identycznych warunków wzrostu. Długość fali emisji także maleje.

13 Wpływ dezorientacji na koncentrację dziur 3. Koncentracja dziur w GaN:Mg rośnie wraz z dezorientacją podłoża pomimo stałej zawartości magnezu.

14 Podłoża o stałej dezorientacji Po kilku latach badań na całej powierzchni podłoża mamy: - Dobrą morfologię - Stałą zawartość indu - Stałą koncentrację dziur Dobre lasery!

15 Podłoża GaN o lokalnie zmiennej dezorientacji Dzięki wykorzystaniu urządzenia do bezpośredniego naświetlania fotorezystu wiązką laserową możemy otrzymywać warstwy fotorezystu o zmiennej grubości. Dzięki trawieniu jonowemu zmienna grubość fotorezystu odwzorowuje się w powierzchni GaN

16 Podłoża GaN o zmiennej dezorientacji - technologia 1

17 Katodoluminescencja A. Reszka, B. Kowalski (IFPAN) λ=390 nm λ=420 nm

18 Przygotowanie powierzchni do epitaksji - Trawienie m-ch (J. Pawłowska, G. Kamler, J. Weyher) - Mycie w piranii

19 Kierunek ondulacji podłoża a kierunek pasków laserowych m - [1-100] a - [11-20] NAM - lasery z obniżoną zawartością indu przy zwierciadłach MLDA - wielokolorowe matryce laserowe w których każdy pasek leży w obszarze o nieco innej zawartości indu

20 Nieabsorbujące zwierciadła laserowe wykonane metodą zmiennej dezorientacji podłoża Monochromatyczny obraz CL przy 435 nm Skan liniowy CL 435 nm 390 nm A. Reszka B. Kowalski (IFPAN)

21 Nieabsorbujące zwierciadła laserowe wykonane metodą zmiennej dezorientacji podłoża

22 Dioda laserowa z nieabsorbującymi zwierciadłami Udało się uzyskać laserowanie lecz parametry elektryczne nie są jeszcze zadowalające: Ith=11 ka/cm2 Uth=12 V (5 ka/cm2) (4-6 V) Wniosek patentowy

23 Diody laserowe a monolityczne matryce laserowe Diody laserowe z jednym paskiem Cechy matryc: - duża moc optyczna - możliwość zastosowania w maszynach drukarskich Matryce dwupaskowe Adresowanie indywidualne lub wspólne Matryce 10-cio paskowe

24 Akcja laserowa przy pobudzeniu optycznym Optical lasing Długość fali laserowania zależy od miejsca pobudzenia Jeśli obszar pobudzany jest szeroki to mamy laserowanie na dwóch długościach fali jednocześnie

oświetlonego obszaru 80 µm Odległość pomiędzy zboczami 600 µm

25 Pomiar rentgenowski J. Domagała (IFPAN) Bardzo wąska wiązka promieni X - szerokość oświetlonego obszaru 80 µm Odległość pomiędzy zboczami 600 µm Szer. zbocza 80 µm Szer. plateau 440 µm Struktura: 5 QW Zawartość indu w studni: Na plateau: 10.4% Na zboczu: 9.8 %

26 Dwukolorowe matryce diod laserowych

27 Dwukolorowe matryce diod laserowych Uzyskano laserowanie z pompowaniem elektrycznym Pasek na plateau Pasek na zboczu Emisja spontaniczna λ=419 nm λ=405 nm Laserowanie λ=414 nm λ=401 nm Praca impulsowa, adresowanie indywidualne Ith=7kA/cm2, Uth=10V Zgłoszono wniosek patentowy

28 Inne zastosowania lokalnie zmiennej dezorientacji podłoża 1. Nieabsorbujące zwiercadła 2. Wielokolorowe matryce 3. Poszerzony gain 4. Ograniczenie pękania AlGaN (wysłano artykuł do Physica Status Solidi) 5. Poprawa wydajności rekombinacji promienistej 6. Redukcja symetrii komórki elementarnej - nowe efekty fizyczne

29 Podsumowanie 1. Przyznano grant w ramach programu LIDER finansowanego przez NCBiR 2. Czas realizacji 3 lata, kwota finansowania PLN 3. Podpisanie umowy (prawdopodobnie) w połowie czerwca 2011 r. 4. Pierwsza zaliczka - do miesiąca po podpisaniu umowy 5. Zespół: cztery osoby + kierownik 6. Tematyka - lateralne kształtowanie struktur diod laserowych 7. Najciekawsze podzadanie (jedno z 3) wykorzystanie lokalnie zmiennej dezorientacji podłoża do wytworzenia wielokolorowych matryc laserowych

30 Literatura [1]. M. Sarzyński et al., Appl. Phys. Lett. 88, (2006). [2] M. Sarzyński et al., Appl. Phys. Lett. 91, (2007). [3] M. Kryśko, et al., Appl. Phys. Lett. 91, (2007). [4] T. Suski et al., Appl. Phys. Lett. 93, (2008). [5] P. Perlin et al., Phys. Stat. Sol. A 206, (2009). [6] M. Krysko et al., Rapid Res. Lett. 4, (2010). [7] T. Suski et al., J. Appl. Phys. 108, (2010). [8] M. Leszczynski et al. J. Crystal Growth 318, (2011). International Patent Pending No. PCT/PL2010/ (2010).

Podobne dokumenty

Azotkowe diody laserowe na podłożach GaN o zmiennym zorientowaniu

Azotkowe diody laserowe na podłożach GaN o zmiennym zorientowaniu Marcin Sarzyński Badania finansuje narodowe centrum Badań i Rozwoju Program Lider Instytut Wysokich Cisnień PAN Siedziba 1. Diody laserowe