Морфология, люминесценция и электрофизические свойства мезо- и наноструктур на базе GaN
|
СтатусДиссертация была зашищена 5 декабря 2005Утверждена Национальным Советом 26 января 2006 Автореферат – 0.72 Mb / на румынском |
Аннотация
В диссертационной работе представлены результаты исследования процессов фотоэлектрохимического (ФЭХ) травления GaN. Было изучено влияния таких параметров как концентрация и перемешивание электролита, интенсивность излучения и температуры на электрофизические свойства и морфологию плёнок.
В результате исследования ФЭХ травления в растворе KOH был выявлен механизм уменьшения плотности дислокаций с ростом толщины эпитаксиального слоя.
Регулируя параметрами травления и типом электролита, возможно получение морфологий типа наноколон или нанонитей, структур “honeycomb” или “bridge-like”, которые могут быть использованы в качестве подложек для эпитаксиального роста GaN без натяжения, химически стабильных биосензоров с большой площадью и газовых сенсоров.
Преимущества свойств GaN были использованы для создания диодов Sсhottky на этом материале. Во первых, было использовано электрохимическое осаждение Pt в качестве анода, которое благодаря низкой энергии ионов не внедряет дефектов на поверхность кристалла в сравнении с широко использованным электронно-лучевым испарением. Во вторых, было проведено изучение влияния пассивации на электрические параметры диодов. Впервые было замечено и изучено, что помимо собственных дефектов, искусственно внедрённые дефекты в GaN стабильны к ФЭХ травлению. Это изумительное свойство было использовано для создания мезо- и наноструктур на базе GaN без использования литографических процессов, используя лишь предварительную обработку ионным лучом с последующим ФЭХ травлением. Эта новая технология была высоко оценена на всемирной выставке INPEX 2005 (Pittsburg, PA, USA) ЗОЛОТОЙ медалью.
Анализ катодолюминесценции (КЛ) ФЭХ протравленных слоев выявил распределение напряжения вдоль слоев GaN. В приближенных к подложки слоях, позиция максимума экситонной эмиссии КЛ указывает на присутствие компрессионных напряжениях в этих областях, тогда как позиция максимума экситонной эмиссии в колоннах – отражает наличие растяжения.
Высокая химическая стабильность GaN и функционирование при высоких температурах, позволило создать газовые сенсоры на основе наноструктурированных слоёв GaN. Сенсоры демонстрируют высокую чувствительность к парам спирта, соляной кислоты, аммиака, а также к углеводороду, озону и водороду. Исходя из разных величин газовой чувствительности к метану и парам этилового спирта ФЭХ протравленых слоёв в растворах KOH и H3PO4, было возможно создание при помощи простого электронного дифференциатора селективного детектора для обнаружения утечек метана. Также был продемонстрирован прототип датчика для мониторинга концентрации алкоголя в воздухе.
Диссертации
