Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

1 Epitaxní vrstvy GaN na Al 2 O 3 Ing. Petr Šimek, Ing. Zdeněk Sofer, Ph.D., Ing. Ondřej Jankovský, prof. Dr. Ing. David Sedmidubský

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "1 Epitaxní vrstvy GaN na Al 2 O 3 Ing. Petr Šimek, Ing. Zdeněk Sofer, Ph.D., Ing. Ondřej Jankovský, prof. Dr. Ing. David Sedmidubský"— Transkript prezentace:

1 1 Epitaxní vrstvy GaN na Al 2 O 3 Ing. Petr Šimek, Ing. Zdeněk Sofer, Ph.D., Ing. Ondřej Jankovský, prof. Dr. Ing. David Sedmidubský dubna 2013 Vysoká škola chemicko-technologická Fakulta chemické technologie Ústav anorganické chemie

2 2 Cíle práce  depozice vrstvy GaN na safíru  dopování vrstev GaN manganem  zjištění koncentračního profilu Mn  porovnání vrstev safír/GaN:Mn a safír/Gan/GaN:Mn  zjištění magnetických vlastností připravených vrstev  zkoumání povrchové morfologie  vypěstovat nanodráty GaN metodou VLS

3 3 GaN  Šířka zakázaného pásu E g = 3,4 eV  Hustota ρ = 6,15 g·cm -3  Krystalová struktura: wurzit  Mřížkové konstanty: a = 3.19 Å, c = 5.19 Å  Index lomu n D = 2,43  Teplota tání T m = 2500 °C

4 4 Využití GaN  Modré LED  Vysokonapěťové a vysokofrekvenční součástky  Mikrovlnné zesilovače a tranzistory  eGaN ® FET – tenké vrstvy GaN na Si (2010)

5 5 Magneticky dopované polovodiče  Spintronika  Magnetické čipy  Spinově polarizovné diody a tranzistory  Lasery s řízenou vlnovou délkou magnetickým polem  Magnetické senzory  Biodetektory

6 6 Depozice vrstev GaN:Mn  Technologie: MOVPE (plynná epitaxe s využitím organokovů)  Prekurzory:  Trimethylgalium  Amoniak  Bis(methylcyklopentadienyl)mangan  Nosné plyny:  Vodík  Dusík

7 7 Depozice vrstev GaN:Mn 1.Vyžíhání safíru v H 2 (1050 °C, desorpce povrchových nečistot) 2.Vyžíhání safíru v NH 3 (1050 °C, nitridace) 3.Depozice nízkoteplotní GaN mezivrstvy (550 °C, 5 minut, ~ 35 nm) 4.Žíhání a rekrystalizace (~ 1000 °C) 5.Vysokoteplotní pěstování (1050 °C)

8 8 Safír (Al 2 O 3 ) Depozice vrstev GaN:Mn  (CH 3 ) 3 Ga + NH 3 = GaN + 3CH 4  GaN: p = 200 mbar, T = 1050 °C, V/III poměr 1360 (molární)  Mn: 3,2 μmol·min -1 (MCp) 2 Mn, 1 hod Safír (Al 2 O 3 ) GaN nízkoteplotní GaN:Mn GaN nízkoteplotníGaNGaN:Mn

9 9 Růst nanodrátů GaN Metoda VLS (vapour-liquid-solid) Al 2 O 3 Au T = 800 °C Al 2 O 3 NH 3, H 2, (CH 3 ) 3 Ga GaN Au Al 2 O 3

10 10 Analytické metody  hmotnostní spektroskopie sekundárních iontů (SIMS)  Ramanova spektroskopie  Rentgenová difrakce (XRD)  mikroskopie atomárních sil (AFM)  supervodivé kvantově interferenční zařízení (SQUID)  skenovací elektronová mikroskopie (SEM)

11 11 Výsledky – koncentrační profil Mn 40% N2

12 12 Výsledky – Ramanova spektra

13 13 Výsledky – povrchové vlastnosti

14 14 Výsledky – povrchové vlastnosti A) bez vysokoteplotní mezivrstvy (50 nm) B) s vysokoteplotní mezivrstvou (1 μm) 100 nm35 nm 0 nm 0 µm 52,5 5 0 µm 2,5 5 5

15 15 Výsledky – nanodrát GaN Al 2 O 3 GaN Au

16 16 Výsledky – feromagnetický moment

17 17 Závěr  větší tloušťka GaN mezivrstvy vede ke snižování napětí ve vrstvě (Raman)  zabudovávání atomů Mn potlačuje rychlost koalescence (přechod od 3D růstu ke 2D růstu)  při koncentraci Mn větší než 1 at.% byla pozorována přítomnost vibrace Mn na pozici Ga v Ramanově spektru  existencence manganu Mn 2+ i Mn 3+ (magnetismus, Raman)  vysoká koncentrace Mn snižuje nasycený magnetický moment (magnetismus)  přítomnost dusíku v nosném plynu brání zabudovávání Mn do vrstvy GaN (SIMS)  zvyšování FWHM pro odraz roviny (002) a zvyšování tloušťky GaN mezivrstvy – neúplná koalescence (XRD)  u tlustých vrstev zlepšená povrchová morfologie – úspěšná koalescence (AFM)  Podařilo se vypěstovat nanodráty metodou VLS

18 18 Děkuji Vám za pozornost


Stáhnout ppt "1 Epitaxní vrstvy GaN na Al 2 O 3 Ing. Petr Šimek, Ing. Zdeněk Sofer, Ph.D., Ing. Ondřej Jankovský, prof. Dr. Ing. David Sedmidubský"

Podobné prezentace


Reklamy Google