Оптические свойства тонких слоев и наноструктур на основе GaN и ZnO
|
СтатусДиссертация была зашищена 5 апреля 2006Утверждена Национальным Советом 29 июня 2006 Автореферат – 0.21 Mb / на румынском – 0.25 Mb / на русскомДиссертацияCZU 621.315.592
|
Аннотация
В работе изучалось влияние напряжений и дефектов на оптические свойства слоев и гетероструктур AIN/GaN, а так же оптические свойства слоев и наноструктур ZnO/опал и механизмы возбуждения ионов европия внедренных в решетку люминофоров на основе ZnO.
Найдено, что специфическая структура и морфология слоев GaN выращенных на подложках сапфира и карбида кремния, а также механические напряжения присущие этим слоям, приводят к таким явлениям, как резкое изменение в оптическом отражении при охлаждении и нагреве гетер о структур AIN/GaN и остаточной фотопроводимости. Установлены закономерности и механизмы этих явлений, разработаны модели и схемы, объясняющие их природу и причины возникновения. Определены параметры экситонов в слоях GaN и их зависимости от механических напряжений, вызванных несоответствием постоянных решеток и коэффициентов термического расширения между GaN и подложкой.
Установлены причины деградации оптических свойств гетер о структур AlN/GaN/сапфир при толщинах пленки A1N выше критической, и корреляция оптических свойств структур с электрическими. Показано, что деградация связана с растрескиванием пленки A1N, которое приводит к образованию множества дефектов. Предложена модель электронных переходов с участием этих дефектов, которые определяют оптические свойства слоя GaN в этих гетер оструктур ах.
Получены наноструктуры ZnO/опал. Установлена природа полос фотолюминесценции в различных структурах ZnO на основе опалов. Установлены механизмы многофононного комбинационного рассеяния света в монокристаллах, слоях и наноструктурах ZnO при возбуждении различными лазерными линиями при различных температурах.
Показана возможность получения высокоэффективных люминофоров на основе ZnO легированного ионами Eu + Установлены места внедрения ионов Eu + в решетку ZnO и механизмы возбуждения этих ионов ультрафиолетовым излучением.
Полученные результаты были опубликованы в 15 научных работах. Диссертация написана на русском языке и содержит 90 страниц текста, 74 рисунка, 11 таблиц, и 271 ссылку.
Содержание
- 1. Оптические и фотоэлектрические свойства монокристаллов и эпитаксиальных слоев GaN со структурой вюрцита
- 1.1. Исследование параметров экситонов в монокристаллах и эпитаксиальных слоях GaN на основе анализа спектров оптического отражения и поглощения
- 1.2. Экситонная и поляритонная люминесценция в монокристаллах и слоях GaN
- 1.3. Люминесценция, связанная с двумерным электронным газом
- 1.4. Методы оценки механических напряжений в гетероэпитаксиальных слоях GaN
- 1.5. Люминесценция GaN связанная с примесями и дефектами кристаллической решетки
- 1.6. Оптическая метастабильность и остаточная фотопроводимость в монокристаллах и эпитаксиальных слоях GaN
- 2. Оптические свойства монокристаллов, эпитаксиальных слоев и наноструктур ZnO со структурой вюрцита
- 2.1. Анализ спектров оптического отражения и поглощения монокристаллов и эпитаксиальных слоев ZnO со структурой вюрцита
- 2.2. Экситонная люминесценция в монокристаллах и эпитаксиальных слоях ZnO
- 2.3. Люминесценция ZnO связанная с примесями и дефектами кристаллической решетки
- 2.4. Резонансное комбинационное рассеяние света в монокристаллах, эпитаксиальных слоях и наноструктурах ZnO
- 2.5. Люминофоры на основе ZnO
II. Методика эксперимента
- 1. Методы изготовления образцов
- 1.1. Эпитаксиальный рост слоев GaN
- 1.2. Выращивание гетероструктур AIN/GaN
- 1.3. Наноструктурирование слоев GaN
- 1.4. Выращивание кристаллов и пленок ZnO
- 1.5. Получение наноструктур ZnO/опал
- 1.6. Получение люминофоров на основе ZnO:Eu
- 2. Измерение спектров фотолюминесценции, отражения и пропускания
- 2.1. Измерение фотолюминесценции
- 2.2. Измерение отражения и пропускания
- 3. Измерение комбинационного рассеяния света
- 4. Методы исследования фотоэлектрических свойств
- 5. Методы расчета спектров отражения
- 5.1. Одноэкситоиная модель расчета
- 5.2. Двухэкситонная модель расчета
III. Оптические и фотоэлектрические свойства слоев GaN
- 1. Экситоны в эпитаксиальных слоях GaN
- 1.1. Определение параметров экситонов из анализа спектров отражения и поглощения
- 1.2. Влияние механических напряжений на параметры экситонов
- 1.3. Экситонная люминесценция
- 2. Изменение оптических свойств эпитаксиальных гетер оструктур AlN-GaN-сапфир под воздействием температуры
- 3. Оптические свойства гетероструктур AlN-GaN-сапфир
- 3.1. Влияние толщины слоя A1N на спектры оптического отражения и люминесценции в гетеро структур ах AIN/GaN
- 3.2. Каналы излучательной рекомбинации в гетеро структур ах AIN/GaN
- 3.3. Взаимосвязь между морфологией слоев, электрическими параметрами, свойствами оптического отражения и люминесценцией в гетеро структур ах AIN/GaN
- 4. Люминесценция наноколон GaN полученных фотонным анодным травлением
- 5. Фотоэлектрические свойства слоев GaN
- 5.1. Долговременная релаксация фотопроводимости и остаточная фотопроводимость в слоях GaN
- 5.2. Оптическое гашение фотопроводимости в слоях GaN
- 5.3. Взаимосвязь между остаточной фотопроводимостью и гашением фотопроводимости. Модели и схемы явления
IV. Оптические свойства монокристаллов, эпитаксиальных слоев и наноструктур ZnO
- 1. Определение параметров экситонов в монокристаллах ZnO из анализа спектров отражения и люминесценции
- 2. Люминесценция слоев и наноструктур ZnO на основе опала
- 3. Резонансное комбинационное рассеяние света в монокристаллах, слоях и наноструктурах ZnO
- 3.1. Резонансное комбинационное рассеяние света в монокристаллах ZnO
- 3.2. Резонансное комбинационное рассеяние света в слоях ZnO на основе опала
- 3.3. Сравнительный анализ резонансного комбинационного рассеяния света в монокристаллах и слоях ZnO
- 3.4. Резонансное комбинационное рассеяние света в наноструктурах ZnO/опал
- 3.5. Резонансное комбинационное рассеяние света и люминесценция в проводящих слоях ZnO выращенных на наноструктурированных подложках
- 3.6. Механизмы и модели резонансного комбинационного рассеяния света в монокристаллах, слоях и наноструктурах ZnO
- 4. Люминесценция структур ZnO легированных Eu
- 4.1. Люминофоры ZnO выращенные из расплава Na2B4Ov
- 4.2. Люминофоры ZnO полученные из порошков ZnO:Eu2O3 обработкой электронным пучком
Официальные оппоненты
- Teodor Şişianu
доктор хабилитат, профессор - Dmitrii Nedeoglo
доктор хабилитат, профессор, Государственный Университет Молдовы
Диссертации
