Morfologia, luminescenţa şi proprietăţile electrofizice ale meso- şi nanostructurilor în baza GaN
|
StatutTeza a fost susţinută pe 5 decembrie 2005 în CSSşi aprobată de CNAA pe 26 ianuarie 2006 Autoreferat – 0.72 Mb / în română |
Cuvinte Cheie
GaN, decapare fotoelectrochimică, nanostructurare, catodoluminescenţă, senzori de gazeAdnotare
În teză sînt prezentate rezultatele cercetării proceselor de decapare fotoelectrochimică (PEC) a nitrurii de galiu. A fost studiată influenţa a astfel de parametri ca concentraţia şi agitarea soluţiei, intensitatea iradierii şi temperaturei asupra morfologiei şi proprietăţilor electrofizice a peliculelor de GaN.
În rezultatul cercetării procesului de decapare PEC în soluţie de KOH a fost relevat mecanismul micşorării densităţii dislocaţiilor odată cu creşterea grosimii stratului epitaxial.
Variind parametrii decapării şi tipul soluţiei este posibilă obţinerea morfologiilor formate din nanocoloane sau nanofire, a structurilor „honeycomb” sau „bridge-like”, ce pot găsi aplicaţii în calitate de suporturi pentru creşterea epitaxială a nitrurii de galiu fără stres, biosenzori cu suprafaţă mare şi senzori de gaze.
Avantajele proprietăţilor GaN au fost utilizate pentru fabricarea diodelor Schottky în baza acestui material. În primul rînd, s-a utilizat procesul de depunerea electrochimică a Pt în calitate de anod, care datorită energiei joase a ionilor nu introduce defecte pe suprafaţa cristalului în comparaţie cu metoda evaporării cu fascicol electronic utilizată pe larg. De asemenea, s-a studiat influenţa pasivării asupra parametrilor electrici a diodelor.
Pentru prima dată a fost observat şi studiat faptul, că pe lîngă defectele native şi cele introduse artificial în GaN sînt stabile la decaparea PEC. Această proprietate unicală a fost utilizată pentru crearea meso- şi nanostructurilor în baza GaN fără utilizarea proceselor de litografie, utilizînd doar tratarea preliminară cu fascicol de ioni urmată de decaparea PEC. Această tehnologie nouă a fost înalt apreciată la expoziţia internaţională INPEX 2005 (Pittsburg, PA, USA) cu medalie de AUR.
Analiza catodoluminescentă (CL) a peliculelor decapate a relevat distribuţia tensiunii în straturile epitaxiale de GaN. La interfaţa cu substratul poziţia maximumului emisiei excitonice CL indică prezenţa stresului de constrîngere în aceste regiuni, pe cînd poziţia maximumului emisiei excitonice în coloane – relevă existenţa dilatării.
Stabilitatea chimică înaltă a GaN şi funcţionarea la temperaturi înalte, a permis realizarea senzorilor de gaze în baza peliculelor nanostructurate de GaN. Senzorii demonstrează o sensibilitate înaltă faţă de vaporii de alcool, acid clorhidric, amoniac, la fel faţă de hidrocarburi, ozon şi hidrogen. Reeşind din sensibilitatea diferită faţă de metan şi vaporii alcoolului etilic a peliculelor decapate PEC în soluţii de KOH şi H3PO4 a fost posibilă fabricarea unui prototip pentru detectarea selectivă a scurgerilor de metan. De asemenea a fost demonstrat un dispozitiv pentru monitorizarea concentraţiei alcoolului în aer.
Cuprins
- 1.1 Creşterea cristalelor de GaN
- 1.2 Proprietăţile electrofizice ale semiconductorului GaN
- 1.3 Particularităţile tehnologice ale nitrurii de galiu
- 1.4 Structuri şi dispozitive în baza GaN
CAPITOLUL II Metode de cercetare a morfologiilor nanostructurate
- 2.1 Caracterizarea semiconductorului prin metoda fotoluminescenţei
- 2.2 Cercetarea morfologiei suprafeţei cu ajutorul microscopului electronic de baleaj
- 2.3 Determinarea calitativă şi cantitativă a materialelor prin înregistrarea dispersiei energiei razelor X
- 2.4 Scanarea tridimensională cu ajutorul microscopului cu forţe atomice
- 2.5 Catodoluminescenţa structurilor semiconductoare
CAPITOLUL III Obţinerea meso- şi nanostructurilor în baza GaN
- 3.1 Fizica corodării fotoelectrochimice
- 3.2 Corodarea fotoelectrochimică a nitrurii de galiu
- 3.3 Corodarea electrochimică a GaN
- 3.4 Fabricarea mesostructurilor în baza GaN utilizînd încapsularea sarcinii la supafaţă
- 3.5 Schottky structuri în baza GaN
CAPITOLUL IV Caracterizarea şi aplicarea structurilor obţinute
- 4.1 Catodoluminescenţa peliculelor nanostructurate de GaN
- 4.2 Caracteristicile diodelor Schottky în baza GaN
- 4.3 Răspunsul la gaze a probelor nanostructurate
- 4.4 Realizarea prototipului dispozitivelor de detectare a scurgerilor selective de metan şi monitorizare a concentraţiei alcoolului etilic
Teze
Acte Normative
