MOCVD technologija jos basic

1. Kristalini ų sluoksnių cheminis nusodinimas iš metalo-organinių medžiagų garų fazės (MOCVD). GaN auginimas ant safyro pad ėklo. A.Č. pristato Dr. Arūno Kadžio skaidres

2. GaN ir jo dariniai. III-nitridiniai junginiai Cheminių elementų Lentelės dalis Šviesos diodai (LED) Galios elektronika Detektoriai LED rinkos apimtys 2010 – 9 milijardai JAV $. Galios elektronika pradejo 2010 su keliais milijonais JAV $, tikimasi iki 201 5 pasiekti 350 milijon ų JAV $. Alternatyvūs energijos šaltiniai Terachercų elektronika

6. Mažos erdvės reaktorius su dušo galvutės tipo įpurškimo sistema A – dujų tiekimas ; B – dujų maišymo sistema ; C – ”Dušas” ; D – reaktoriaus kamera ; E – padėklas ; F – padėklų laikiklis ; G – kaitintuvas ; H – siurblys . A B C D E F G H

7. Dušo galvutės tipo įpurškimo sistemos savybės “ Dušo galvutė” : A – viršutinė erdvė skirta III-grupės metalo-organinėms medžiagoms, B – žemesnioji erdvė skirta V-grupės medžiagoms (NH 3 , SiH 4 )); C – aušinimo sistema su vandeniu ; D – vamzdeliai (16 vamzdelių /cm 2 ) Vertikalus greitis (m/s) 0 1 2 3 4 5 6 0 mm atstumas nuo paviršiaus 1 mm atstumas nuo paviršiaus 5 mm atstumas nuo paviršiaus NH 3 MO atstumas

8. in-situ sluoksnio augimo stebėjimo sistema A – Optinis sluoksnio storio matuoklis . Matuojamas signalas – tarpusavyje interferuojantys daugybiniai lazerio spindulio atspindžiai nuo padėklo ir auginamo sluoksnio paviršių. Interferometro rezultatai po standartinio šviesos diodo auginimo. High T uGaN nGaN layer 5x Quantum Wells pGaN Low T GaN nucleation layer

9. III-nitridinių junginių auginimas MOCVD būdu

10. GaN auginimas – temperatūrų rėžimai A C B Sluoksnio augimo greitis Temperatūra A – kinetiškai ribotas rėžimas (labai mažas paviršinis atomų judris, blogai skyla MO ir hidridai). Rezultatas – lėtas sluoksnio augimas, daug priemaišų ir struktūrinių defektų. B – difuzijos įtakotas ir masės transporto kontroliuojamas rėžimas (reakcijos kinetikos pačios greičiausios, didelis atomų judris paviršiuje, gerai skyla visos medžiagos). Rezultatas – maksimalus augimo greitis, didelis atomų judris paviršiuje, efektyvus medžiagų skilimas. Palankiausia GaN auginimo temperatūra yra intervale nuo 1050 0 C iki 1080 0 C . C – termodinamiškai paribotas rėžimas (stipri atomu desorbcija nuo paviršiaus). Rezultatas – lėtas augimas, daug tūrinių defektų, daug azoto vakansijų. <1000 0 C 1000 ÷ 1100 0 C

11. Dviejų etapų GaN sluoksnio auginimas ant safyro padėklų Žematemperatūrio GaN sluoksnio auginimas (500 0 C ). Suformuoto buferio storis ne daugiau nei 20-25 nm. Rekristalizacijos procesas aukštoje temperatūroje (nuo 1000 0 C ) amoniako atmosferoje. Pagrindinis ištisinis kristalinis GaN sluoksnis susiformuoja tarpusavyje suaugus 3D saloms.

13. Amoniako ir Ga metalo-organikos kiekių santykio (V/III) įtaka GaN sluoksnio auginimui Naudojant V/III = 780 santykį GaN buferinio sluoksnio salos suaugo per lėtai. Išmatuota laisvųjų krūvininkų koncentracija GaN sluoksniuose n e = (0,5  1)  10 18 cm -3 ir jų judris µ e = 90  150 cm 2 /Vs. Panašūs rezultatai gauti sluoksniuose, kuriuose V/III santykis buvo naudojamas 2000 ir daugiau. Stebimas spartus koalescencijos procesas. Atsiranda stiprūs kristalinio sluoksnio įtempimai skatinantys dislokacijų susidarymą ar net sluoksnio skilimą Geriausi rezultatai gauti naudojant V/III = 1400  1500 santykį: n e neviršijo 10 17 cm -3 , o µ e siekė 200 cm 2 /Vs.

14. Įvairiose temperatūrose užauginti GaN sluoksniai Matuojant elektrinius sluoksnio parametrus nustatyta tiksli kokybiško GaN sluoksnio auginimo temperatūrą. Laisvųjų krūvininkų koncentracijos ir jų judrio priklausomybės nuo temperatūros pateiktos paveiksle. Rezultatai parodė, kad kokybiškiausias GaN sluoksnis užaugo temperatūrų intervale nuo 1070 0 C iki 1080 0 C (mažiausias n e , didžiausias µ e ).

16. InGaN pavienių sluoksnių auginimas