Wydział Elektroniki Mikrosystemów i Fotoniki Janiszewskiego 11/17, Wrocław

Transkrypt

1 Wydział Elektroniki Mikrosystemów i Fotoniki Janiszewskiego 11/17, Wrocław Laboratorium Nanotechnologii i Struktur Półprzewodnikowych Nasza lokalizacja: Campus ul. Długa Wrocław, Polska Widok od przodu Widok z boku

2 Laboratorium Nanotechnologii i Struktur Półprzewodnikowych clean room: 200 m 2 ; klasa< clean room: 15 m 2 ; klasa 100 System epitaskjalny MOVPE Trawienie plazmowe System naparowywania kontaktów metalicznych Millipore ultrapure water system Czujnik gazów

3 Pracownicy WZMiN Kierownik Zakładu: Dr hab. Marek Tłaczała prof. PWr Dr hab. Regina Paszkiewicz Dr hab. Irena Zubel Dr. Bogusław Boratyński Dr. Beata Ściana Dr. Damian Pucicki Dr. Damian Radziewicz Dr. Bogdan Jankowski Dr. Ryszard Korbutowicz Dr. Małgorzata Kramkowska Dr. Tomasz Ohly Dr. Marek Panek Dr. Bogdan Paszkiewicz Dr. Zdzisław Synowiec Dr. Iwona Zborowska-Lindert Mgr Donata Muszyńska Mgr Andrzej Siciński Doktoranci: Mgr Joanna Prażmowska Mgr Mateusz Wośko Mgr Adam Szyszka Mgr Wojciech Macherzyński Mgr Lech Marciniak

4 Główne obszary badań MOVPE III III-N GaN, AlGaN MOVPE II GaAs AlGaAs GaInNAs Charakteryzacja Technologia Przyrządów fotoluminescencja pomiary dyfrakcyjne X-ray Profil domieszki C-V, EC-V and PVS (Bio-Rad) Spektroskopia admitancyjna Spektroskopia PR LBIC Mikrofalowe Schottky diode MESFET HEMT, HFET OEIC MMIC Optoelektroniczne detektry PIN, MSM Ogniwa fotowoltaiczne Tranzystory HBT

5 Technika MOVPE (Ga,Al,In) (As,N) na podłożu GaAs (Al,Ga,In) N na podłożach Al 2 O 3, SiC, Si

6 Delta (δ) struktury domieszkowane GaAs δ (Si) n 2d [cm -2 ] 4E12 1E12 1E11 Si δ-doped GaAs, Tg = 670 C n 2d experiment theory (z 0 ) FWHM C-V, z 0 [nm] Si (n) and Zn (p) δ-doped GaAs: FWHM C-V ~ 5 nm (Si) FWHM C-V ~ 8 nm (Zn) 5.7 1E V SiH4 [ml/min.] 5.2 6E18 Si-δ-InGaAs Si-δ-doped InGaAs/GaAs SQW (FWHM C-V < 3 nm) n C-V [cm -3 ] 1E18 GaAs 1E17 I150, Si-δ-doped QW, 25 nm I152, Si-δ-doped QW, 17 nm I153, Si-δ-doped QW, 10 nm X105, Si-δ-doped GaAs 5E depth [nm]

7 Fotodetektory MSM and PIN p-gaas i-ingaas n-gaas i-gaas (buffer) 0.5 m 0.2 m 0.5 m 10x AlAs/GaAs 76nm/65.5nm 0.5 m SI GaAs substrate Struktura epitaksjalna detektora RCE PIN PIN MSM dark current 1 na at 20V 100 na at 5V capacitance 5 pf at 10V 0.2 pf responsitivity 0.3 A/W 0.35 A/W active surface dimensions diam.= 150 um 80 um x 50 um InGaAs/AlGaAs/GaAs Kontakty Omowe: Kontakty Schottky ego: technika MOVPE AuGe/Ni/Au for n-type Ti/Ni/Au for p-type Ti/Pd/Au or Ti/Pt/Au Charakterystyka Spektralna Detektora MSM i PIN [mv] 40 i-gaas i-ingaas i-gaas i-gaas (buffer) SI GaAs substrate 0.5 m 0.2 m 0.5 m 10x AlAs/GaAs 76nm/65.5nm 0.5 m output signal 30 PIN MSM 608 source [ns] time Odpowiedź impulsowa detektora MSM i PIN Struktura epitaksjalna detektora RCE MSM

8 Matryca mikro ogniw fotowoltaicznych GaAs Przekrój pojedynczej komórki p-i-n ogniwa fotowoltaicznego Ogniwo fotowoltaiczne sprzęgnięte ze światłowodem plastikowym Charakterystyka I-V matrycy Planarna matryca fotowoltaiczna Parametry elektryczne : napięcie rozwarcia: 4.6V pojemność przy braku polaryzacji : 3pF Zastosowanie: Optycznie aktywowane zdalne zasilanie

9 Przyrządy na bazie GaN: diody Schottky ego, HFET 30 AlGaN/GaN HFET I D [ma] GaN HFET U GS = +0.5V 0V -0.5V -1V -1.5V -2V -2.5V -3V U DS [V]

10 Fotodetektory MSM UV GaN P opt =70 μw ; 305nm laser pulse Responsivity 0.1 A/W Kontakty Schottky ego Pt/Au, Elektrody palczaste 3 μm Spektrum fotoluminescencji dla różnych kompozycji AlGaN

11 Emitery polowe i ostrza GaN-Si a) GaN Si (100) 1,5 μm Krzemowe ostrza pokryte GaN b) Matryca 42x42 Emiterów Si/GaN Charakterystyka I-V (a) i wykres Fowlera Nordheim a dla matrycy emiterów Si/GaN (b)

12 GaN SAW (Surface Acoustic Wave) transducers for high temperature piezoelectronic and sensor applications Przetwornik z powierzchniową falą akustyczną GaN SAW transducer a) b) Charakterystyka częstotliwościowa przekaźnika GaN/Al 0,147 Ga 0,853 N/sapphire mierzona: W zakresie MHz (a), w pobliżu częstotliwości środkowej 90,4 MHz (b)

13 Nowe czujniki pola magnetycznego HSD MAGFET Teoretyczne i praktyczne badania nad nowym czujnikiem pola mag. HSD - Horizontally Split-Drain Magnetic fieldsensitive Field Effect Transistor HSD MAGFET GaAs MESFET - HSD MAGFET Zalety czujnika: - wysoka rozdzielczość - wysoka czułość Si MOS - HSD MAGFET W. Kordalski, B. Boratyński, I. Zborowska-Lindert, M. Panek, B. Ściana, M. Tłaczała: A new magnetic field sensor MagFET, Patent pending, 2007.

14 Heterozłączowy Bipolarny Fototranzystor carrier concentration (cm -3 ) p: Zn-δ-GaAs (B) n + : GaAs:Si "cap" n: Al 0.26 Ga 0.74 As:Si (E) n: GaAs:Si (C) electrons holes n: GaAs:Te substrate concentration (cm -3 ) 2.0x x x x x cm -3 HPT Zn-δ-doped base region FWHM = 51.6μm / FWHM = 4.7 nm I [A] Struktura epitaksjalna tranzystora HPT 1E-4 1E-5 1E-6 1E-7 1E-8 1E-9 1E-10 HPT E+ E U e [V] dark Charakterystyka I-V (DC) ciemna i jasna tranzystora HPT L6 L ,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 depth (μm) Pomiary EC-V tranzystora HPT Kierunki Prowadzonych Prac: bevel length (mm) Rozkład cynku z obszarze bazy uzyskany na drodze spektroskopii mikro-ramana Badania nad wpływem domieszkowania typu delta na charakterystyki tranzystora HPT Optymalizacja procesu domieszkowania oraz grubości obszaru bazy w celu zwiększenia wzmocnienia i szybkości działania tranzystora HPT Badania nad wpływem materiału i kompozycji bazy na działanie przyrządu Optymalizacja procesów technologicznych (epitaksja, przygotowanie powierzchni, pasywacja, metalizacja, oświetlenie), Implementacja modelu elektrycznego tranzystora HPT, Pomiar czasu odpowiedzi, wzmocnienia struktur testowych tranzystora HPT. Ministry of Scientific Research and Information Technology grant No. N /0239: "Construction and technology of heterostructures for phototransistor application"

15 p-n detector with functionally graded active area graded structure non-graded structure graded structure non-graded structure λ (nm) λ (nm) Formowanie charakterystyki spektralnej fotodetektora: dobór materiałów, modyfikacjia profilu domieszkowania, geometria przyrządu Funkcjonalne Materiały Gradientowe (FGM - Functionally Graded Materials) stanowią potencjalne rozwiązanie jako: wysoko czułe przyrządy fotoniczne działające w szerokim zakresie spektralnym oraz fotodetektory przestrajane napięciem