{"title":"Фотоника среднего УФ-диапазона на основе AlGaN наногетероструктур","authors":"","doi":"10.34077/rcsp2019-16","DOIUrl":null,"url":null,"abstract":"Доклад посвящен активно развивающейся фотонике среднего ультрафиолетового (УФ) диапазона длин волн (λ=210-300нм), использующей в качестве базовых материалов нитридные соединения AlхGa1-хN(х=0-1) с шириной запрещенной зоны от 3.4 до 6.1 эВ. УФ-фотодетекторы этого диапазона необходимы для развития солнечно-слепой фотосенсорики (λ<290нм), а источники спонтанного и лазерного УФ-излучения, найдут широкое применение в приборах оптической дезинфекции воды/воздуха/поверхностей (λ=230-260нм), в фототехнологиях, медицине, оптической спектроскопии, системах непрямой скрытой помехозащищенной связи и др. Плазменноактивированная МПЭ (ПА МПЭ) дает уникальные возможности эпитаксиального ступенчатослоевого роста гетероструктур (Al,Ga)N в металл-обогащенных условиях при относительно низких температурах (до ~700°C), что ограничивает развитие сегрегационных и диффузионных процессов в гетероструктурах. В сочетании со сверхбыстрым управлением ростовыми потоками (<0.5c) это позволяет формировать резкие интерфейсы между слоями, в том числе и монослойной толщины. Кроме того, ПА МПЭ позволяет выращивать в безводородной атмосфере слои AlxGa1-xN с прецизионно контролируемым изменением состава, которые при их легировании Si(Mg) демонстрируют n-(p-)тип проводимости, усиленный поляризационными эффектами. В докладе будут рассмотрены все основные стадии изготовления приборных гетероструктур на стандартных подложках с-сапфира с использованием нуклеационных и буферных слоев AlN, оптимизация роста которых позволила достичь практически нулевых средних упругих напряжений в 2-мкм буферных слоях и снизить в них плотности винтовых и краевых прорастающих дислокаций до ~4·108 и ~3·109 см-2 , соответственно. Затем будут обсуждены оптимальные режимы импульсных методов роста, включающих эпитаксию с повышенной миграцией адатомов, металл- и температурномодулированные эпитаксии, которые позволили получить атомарно-гладкие барьерные слои AlN и AlxGa1-xN с однородным составом и контролируемой поверхностной концентрацией атомов III группы [1]. Основное внимание будет посвящено методам формирования и свойствам одиночных и множественных квантовых ям (КЯ) на основе монослойных и субмонослойных вставок GaN в барьерные слои AlyGa1-yN или AlN. Будут представлены результаты исследований таких КЯ с номинальной толщиной dQW=0.5-7 монослоев(МС) с помощью атомарно-силовой и сканирующей просвечивающей электронной микроскопии, а также рентгенодифракционного анализа. Будет рассмотрено и объяснено необычное поведение упругих напряжений во время роста множественных КЯ GaN/AlN с dQW<2МС, при котором среднее напряжение в гетероструктуре остается нулевым несмотря на неизменную латеральную постоянную решетки AlN. Будут представлены результаты исследований оптических свойств слоев и гетероструктур с КЯ с помощью измерений спектров фото- , электро- и катодолюминесценции. Будет продемонстрирована не только их оптическая активность в диапазоне среднего УФ излучения 235-300 нм при оптической, инжекционной и электронной накачках, но и резкое увеличение эффективности излучательной рекомбинации в суб-250 нм УФ диапазоне при уменьшении толщины КЯ в GaN/AlN гетероструктурах до dQW=1.5 МС [2]. Структуры с такими множественными КЯ (до 360) продемонстрировали при электронной накачке спонтанное излучение с =235-240 нм и импульсной выходной мощностью до ~1 Вт. Кроме того, будут представлены результаты возбуждения в различных слоях и наногетероструктурах стимулированного излучения в диапазоне =258–300 нм с минимальной пороговой плотностью оптической мощности ~150 кВт/см2 (λ=290нм). И, наконец, будут представлены различные типы солнечно-слепых УФфотодетекторов на основе p-i-n фотодиодов, диодов Шоттки и фотокатодов с отрицательным электронным сродством, продемонстрировавших фоточувствительность до 34мА/см2 в диапазоне λ=226–280 нм.","PeriodicalId":118786,"journal":{"name":"Тезисы докладов Российской конференции и школы молодых ученых по актуальным проблемам полупроводниковой фотоэлектроники «ФОТОНИКА-2019»","volume":"32 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0000,"publicationDate":"2019-05-24","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":"0","resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":null,"PeriodicalName":"Тезисы докладов Российской конференции и школы молодых ученых по актуальным проблемам полупроводниковой фотоэлектроники «ФОТОНИКА-2019»","FirstCategoryId":"1085","ListUrlMain":"https://doi.org/10.34077/rcsp2019-16","RegionNum":0,"RegionCategory":null,"ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":null,"EPubDate":"","PubModel":"","JCR":"","JCRName":"","Score":null,"Total":0}
引用次数: 0

摘要

报告介绍了活跃的中型紫外光子(h - 210- 300nm)范围,使用硝化甘油化合物(x =0-1)作为基本材料,禁区宽度从3.4至6.1 ev不等。这一范围内的紫外线光敏探测器对于太阳盲光敏传感器的发展至关重要,自发紫外线紫外线辐射源将在光消毒剂/空气/表面仪器、光电技术、医学、光谱学等方面广泛应用,间接抗干扰隐藏的无线电通信系统等плазменноактивироваМПЭ(paМПЭ)提供独特的机会外延增长ступенчатослоев异质结构(Al, Ga) N金属富集条件相对较низкихтемператур(高达~ 700°C),隔离和扩散过程вгетероструктур发展限制。与过快的rosto流管理(<0.5c)结合,它可以在层间形成尖锐的接口,包括单层厚度。此外,papa允许在无水环境中生长AlxGa1-xN的受控制的成分变化,在Si(Mg)的合格化中显示n-(p-)导电性,由极化效应增强。报告将审议使用AlN标准蓝宝石基质和缓冲层制造的所有主要的非标准蓝宝石基质结构,优化增长使增压几乎为零的平均弹性压力,分别将螺旋和边缘增压密度降低到4···108m和3·109cm -2。然后将讨论最佳生长模式,包括adatom迁移增加、金属和温度调制的冲击,这使得AlN - alxga1 -xN具有相同的组成和由iii1组原子的表面浓度控制。主要的重点将集中在单层和次级甘纳屏障层(AlyGa1- in)中单个量子洞(k)的形成和特性。通过原子力和扫描电子显微镜和x射线分析,将提供这些cj分层厚度为0.5-7的结果。在多个恒定的恒定恒定恒定的恒定恒定恒定的恒定恒定恒定的恒定恒定恒定的恒定恒定恒定的恒定恒定恒定的恒定恒定恒定的恒定恒定的恒定恒定的恒定恒定的恒定恒定的恒定恒定的恒定值下,将观察和解释弹性张力的不寻常行为。将通过测量照片、电和阴极发光的光谱来展示层的光学特性和异质结构的结果。不仅将显示它们的平均紫外辐射水平为235-300纳米,在光学、注射性和电子泵入范围内,而且还将大幅提高亚型/ 250纳米辐射范围内的光电效率,将GaN/AlN异质结构的光电效率降低到dQW=1.5毫秒(2)。Структурыс多重КЯ(高达360)展示与电子泵送спонтанноеизлучен= 235 - 240 nm和脉冲输出功率到~ 1w。此外,不同阶层中будутпредставл结果刺激和наногетероструктурстимулированногоизлучен= 258 - 300纳米波段的光学功率密度最低门槛的~ 150千瓦/(λ= 290нм)。最后,在p-i-n光电二极管、肖特基二极管和负电子耦合光电阴极基础上引入了不同类型的太阳盲紫外线探测器。
本文章由计算机程序翻译,如有差异,请以英文原文为准。
查看原文
分享 分享
微信好友 朋友圈 QQ好友 复制链接
本刊更多论文
Фотоника среднего УФ-диапазона на основе AlGaN наногетероструктур
Доклад посвящен активно развивающейся фотонике среднего ультрафиолетового (УФ) диапазона длин волн (λ=210-300нм), использующей в качестве базовых материалов нитридные соединения AlхGa1-хN(х=0-1) с шириной запрещенной зоны от 3.4 до 6.1 эВ. УФ-фотодетекторы этого диапазона необходимы для развития солнечно-слепой фотосенсорики (λ<290нм), а источники спонтанного и лазерного УФ-излучения, найдут широкое применение в приборах оптической дезинфекции воды/воздуха/поверхностей (λ=230-260нм), в фототехнологиях, медицине, оптической спектроскопии, системах непрямой скрытой помехозащищенной связи и др. Плазменноактивированная МПЭ (ПА МПЭ) дает уникальные возможности эпитаксиального ступенчатослоевого роста гетероструктур (Al,Ga)N в металл-обогащенных условиях при относительно низких температурах (до ~700°C), что ограничивает развитие сегрегационных и диффузионных процессов в гетероструктурах. В сочетании со сверхбыстрым управлением ростовыми потоками (<0.5c) это позволяет формировать резкие интерфейсы между слоями, в том числе и монослойной толщины. Кроме того, ПА МПЭ позволяет выращивать в безводородной атмосфере слои AlxGa1-xN с прецизионно контролируемым изменением состава, которые при их легировании Si(Mg) демонстрируют n-(p-)тип проводимости, усиленный поляризационными эффектами. В докладе будут рассмотрены все основные стадии изготовления приборных гетероструктур на стандартных подложках с-сапфира с использованием нуклеационных и буферных слоев AlN, оптимизация роста которых позволила достичь практически нулевых средних упругих напряжений в 2-мкм буферных слоях и снизить в них плотности винтовых и краевых прорастающих дислокаций до ~4·108 и ~3·109 см-2 , соответственно. Затем будут обсуждены оптимальные режимы импульсных методов роста, включающих эпитаксию с повышенной миграцией адатомов, металл- и температурномодулированные эпитаксии, которые позволили получить атомарно-гладкие барьерные слои AlN и AlxGa1-xN с однородным составом и контролируемой поверхностной концентрацией атомов III группы [1]. Основное внимание будет посвящено методам формирования и свойствам одиночных и множественных квантовых ям (КЯ) на основе монослойных и субмонослойных вставок GaN в барьерные слои AlyGa1-yN или AlN. Будут представлены результаты исследований таких КЯ с номинальной толщиной dQW=0.5-7 монослоев(МС) с помощью атомарно-силовой и сканирующей просвечивающей электронной микроскопии, а также рентгенодифракционного анализа. Будет рассмотрено и объяснено необычное поведение упругих напряжений во время роста множественных КЯ GaN/AlN с dQW<2МС, при котором среднее напряжение в гетероструктуре остается нулевым несмотря на неизменную латеральную постоянную решетки AlN. Будут представлены результаты исследований оптических свойств слоев и гетероструктур с КЯ с помощью измерений спектров фото- , электро- и катодолюминесценции. Будет продемонстрирована не только их оптическая активность в диапазоне среднего УФ излучения 235-300 нм при оптической, инжекционной и электронной накачках, но и резкое увеличение эффективности излучательной рекомбинации в суб-250 нм УФ диапазоне при уменьшении толщины КЯ в GaN/AlN гетероструктурах до dQW=1.5 МС [2]. Структуры с такими множественными КЯ (до 360) продемонстрировали при электронной накачке спонтанное излучение с =235-240 нм и импульсной выходной мощностью до ~1 Вт. Кроме того, будут представлены результаты возбуждения в различных слоях и наногетероструктурах стимулированного излучения в диапазоне =258–300 нм с минимальной пороговой плотностью оптической мощности ~150 кВт/см2 (λ=290нм). И, наконец, будут представлены различные типы солнечно-слепых УФфотодетекторов на основе p-i-n фотодиодов, диодов Шоттки и фотокатодов с отрицательным электронным сродством, продемонстрировавших фоточувствительность до 34мА/см2 в диапазоне λ=226–280 нм.
求助全文
通过发布文献求助,成功后即可免费获取论文全文。 去求助
来源期刊
自引率
0.00%
发文量
0
期刊最新文献
Быстродействующие вертикально-излучающие лазеры диапазона 1550 нм Влияние приповерхностного изгиба зон на фотоэмиссионные характеристики p-GaN(Cs,O) фотокатодов Влияние ступенчатого профиля состава на формирование инверсии в пленках материала кадмий-ртуть-теллур Электрофизические и оптические свойства органических светодиодных структур с эмиссионным слоем ЯК-203 Функциональные оптические элементы и устройства терагерцовой фотоники на основе метаповерхностей
×
引用
GB/T 7714-2015
复制
MLA
复制
APA
复制
导出至
BibTeX EndNote RefMan NoteFirst NoteExpress
×
×
提示
您的信息不完整,为了账户安全,请先补充。
现在去补充
×
提示
您因"违规操作"
具体请查看互助需知
我知道了
×
提示
现在去查看 取消
×
提示
确定
0
微信
客服QQ
Book学术公众号 扫码关注我们
反馈
×
意见反馈
请填写您的意见或建议
请填写您的手机或邮箱
已复制链接
已复制链接
快去分享给好友吧!
我知道了
×
扫码分享
扫码分享
Book学术官方微信
Book学术文献互助
Book学术文献互助群
群 号:481959085
Book学术
文献互助 智能选刊 最新文献 互助须知 联系我们:info@booksci.cn
Book学术提供免费学术资源搜索服务,方便国内外学者检索中英文文献。致力于提供最便捷和优质的服务体验。
Copyright © 2023 Book学术 All rights reserved.
ghs 京公网安备 11010802042870号 京ICP备2023020795号-1