Innowacyjne technologie wielofunkcyjnych materiałów i struktur dla nanoelektroniki, fotoniki, spintroniki i technik sensorowych InTechFun Instytut Fizyki Polskiej Akademii Nauk
Zbigniew R. Żytkiewicz IF PAN ON 4.7
Zespół ON 4.7 IF PAN Danuta Dobosz Kamil Kłosek Adrian Kozanecki Ewa Przeździecka Grzegorz Teisseyre Wojtek Walkiewicz Aleksandra Wierzbicka Zbyszek Żytkiewicz
Aparatura MBE GaN Riber Compact 21 zainstalowane źródła Ga x 2 In (GaAlIn)N Al RF plasma - azot Si Mg.. 3 porty wolne układ trójkomorowy (loading, preparation, growth) maszyna gotowa do wzrostu GaN z NH 3 dużo portów (źródła + diagnostyka in-situ) źródło azotu RF plasma wyposażone w automatyczne układy stabilizacji plazmy, kontrolery przepływu, oczyszczalniki gazów, etc.
MBE ZnO Riber Compact 21 zainstalowane źródła Zn Mg (Zn,Mg)O RF plasma - tlen RF plasma - azot Sb As opcja wielokieszeniowe źródło e-beam.. 4 porty wolne źródła Zn i Mg dedykowane do pracy w O 2 p ~10-5 Tr w czasie wzrostu Aparatura transfer ZnO GaN opcja moduł STM p Zn ~10-4 Tr @ 250 o C
RHEED 15 kev reflektometria laserowa prędkość wzrostu, zmiana gładkości, pirometr optyczny 300 1100C elipsometria (opcja) UHV STM (opcja) Aparatura Diagnostyka in-situ intensity [arb. units] 0,08 0,07 0,06 0,05 0,04 GaN MBE v gr = 0.46 μm/h 0,03 8000 9000 10000 time [sec] λ = 650 nm Wafer handling system STM analysis chamber Growth chamber
2009 2010 opracowanie technologii wzrostu MBE buforów GaN/Si: wybór optymalnej konfiguracji wybór warunków wzrostu MBE analiza warstw GaN - XRD, TEM i AFM Zadania Problem: inicjacja wzrostu Problem: α Si < α GaN Rozwiązanie GaN bufor GaN/AlN growth GaN Si growth GaN Si Si RT rozciąganie GaN (pękanie) RT
2009 Zadania Pomiar wygięcia in-situ zakup układu do optycznego monitorowania wzrostu warstw MBE Przykład: Epicurve MOS opcja: pomiar true temperature LayTec: pirometria optyczna z korekcją emisyjności k-space Associates: band-edge thermometry
Zadania 2011 2012 2013 opracowanie technologii wzrostu MBE struktur HEMT AlGaN/GaN na podłożach GaN/Si Problemy: wysoka ruchliwość gazu 2D kontrola przepływu prądu I GaN 2DEG Si
Zadania 2012 2013 Wykonanie, w oparciu wyniki prac nad modelowaniem i konstrukcją (Z3.8), projektu masek fotolitograficznych; Opracowanie, na bazie modułów technologicznych dot. wytwarzania metalizacji i kontaktów omowych (Z2.1) oraz strukturyzacji (Z2.5), pełnej sekwencji procesów technologicznych; Wykonanie serii struktur HEMT i charakteryzacja struktur
AFM 1 µm GaN na GaN/szafir template Wyniki
Wyniki PL undoped GaN struktura ekscytonowa Normalized Intensity 1,0 0,8 0,6 0,4 7-04-2009 Log(Intensity) 1 0,1 ABE FWHM 2.5 mev DBE A B C T = 14K 3,46 3,47 3,48 3,49 3,50 3,51 3,52 3,53 3,54 3,55 Energy [ev] ABE 3.4734 ev DBE 3.4784 ev A 3.4846 ev B 3.492 ev C 3.504 ev ABE 3.4734 ev DBE 3.4784 ev A 3.4846 ev 14 K 18 K 22 K 26 K 0,2 0,0 3,30 3,35 3,40 3,45 3,50 3,55 Energy [ev]
Wyniki GaN MQW GaN cap 2 nm AlGaN x = 0.1; 16 nm PL 4-04-2009 1,4x10 6 GaN QW 1,2x10 6 1,0x10 6 MQW GaN 4 nm AlGaN x = 0.1; 8 nm Intensity 8,0x10 5 6,0x10 5 FWHM 38 mev bufor GaN 4,0x10 5 AlGaN x = 0.1; 20 nm GaN/Al 2 O 3 2,0x10 5 0,0 bariera AlGaN counts/s 10M 1M 100K XRD - RC simul. exp. 10000(rlu) 48700 48600 XRD - RSM 3,1 3,2 3,3 3,4 3,5 3,6 3,7 Energy [ev] 10K 1K 48500 48400 48300 Al x Ga 1-x N brak relaksacji naprężeń struktura zgodna z zał. 100 10 1 48200 48100 buffer GaN 0.1 16.0 16.5 17.0 17.5 18.0 18.5 Omega/2Theta ( ) 48000-40100 -40000-39900 -39800-39700 -39600-39500 -39400 Qx*10000(rlu)
Ogłoszenie Poszukujemy studentów do kontynuacji studiów w Laboratorium MBE IF PAN. Tematyka: wzrost techniką MBE warstw i struktur epitaksjalnych (GaInAl)N i (MgZn)O oraz struktur hybrydowych GaN/ZnO. Zapraszamy! http://www.ifpan.edu.pl/msdifpan/doktorant-on47.pdf