Нанотемплети для гетероструктур нітридів III групи

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorСуховій, Ніна Олегівна
dc.date.accessioned2018-11-09T17:26:52Z
dc.date.available2018-11-09T17:26:52Z
dc.date.issued2018
dc.description.abstractenThis work studies application and development of technological solutions for the formation of nano-templates for heterostructures of III-nitrides, including those with nonpolar crystallographic orientation, in order to ensure a low density of defects and the possibility of obtaining nanostructures (nanorods, quantum dots, etc.) for their practical implementation in optoelectronic integrated circuits. The the approach to defect nucleation modeling in three-dimensional confined nanoislands of templated nanostructures was considered in order to ensure a low density of dislocation of heterostructures. It is determined that the developed nano-templates of anodized aluminum oxide formed in a solution of 0,05M oxalic acid can provide satisfactory homogeneity and periodicity of pores, and the statistical distribution of their diameters over the surface area, as established by atomic force microscope, is characterized by a bimodality: their predominant number was determined by diameters of ~ 20-30 nm or 55-100 nm, which, according to the proposed simplified mathematical model, may provide expediency for considering such nano-templates in experiments to ensure for low dislocation density and controllable size and location of nanostructures. It was investigated and proved the possibility of using on the silicon anodic alumina nano-templates, optimal according to the simplified mathematical model of the defect generation process, for growth by the method of chloride-hydride gas-phase epitaxy of non-polar α-GaN with crystallographic orientation (112̅0) and low stacking fault defect density, compared with results on the basis of methods of one-stage lateral growth or using buffer layers on sapphire and silicon carbide, respectively. The technological process, which is not lithographic, is investigated and developed in relation to the formation of nonpolar nano-heterostructures of III-nitrides with low defect density and the ability to control the size and location (nanowires, nanoclusters and quantum dots) on the basis of the transfer of a picture from hexagonal nano pores from anodized oxide templates aluminum on a SiO2 mask. In a study by the method of translucent electron microscopy, it was determined that the cross sections of GaN nanorods have vertical side walls, cone-shaped frame, and their height is determined by the thickness of the SiO2 mask, and the density of the dislocations at the same time is ~ 3x106 cm-2. The photoluminescence characteristics of heterostructures with 4-period GaN/InGaN quantum wells, formed on the GaN system of nanorods and on planar GaN layers, were studied. It was demonstrated that the intensity of the peak of photoluminescence of GaN / InGaN structures with quantum wells on nanorods is three times higher compared with planar variant, which can be explained by the presence of quantum dots and quantum rings on facet surfaces. At the same time, the peak of the radiation (464 nm) is shifted by 36 nm into the long-wave region (a maximum of 500 nm), indicating an increase in the indium in the quantum well due to the cone-shaped framing, which for the facetted surfaces of the nanorods determines the nonpolar and polupolar crystallographic orientation and, accordingly, the possibility entering the greater part of indium into the crystal lattice of InGaN. It was identified the possibility of integrating Si-CMOS technology with the developed process of formation of InGaN / GaN quantum dots, which is known to show a large binding energy of excitons (> 26 meV), and is an ideal candidate as sources of single-photon radiation for high-temperature quantum information processing , quantum cryptography and quantum enthusiastics. in contrast to the quantum dots of the Stransky-Krastanov type with great chaos in relation to the variations in dimensions and locations. According to the proposed simplified mathematical model, it has been established that a low density of dislocations can be provided at any depth of the pore at radii of pore <10 nm, which is very problematic with the use of nanodimensions of anodic alumina. However, for the MOCVD epitaxy (horizontal reactor, EPIQUIP equipment), thermodynamic parameters (temperature, pressure) and precursors were experimentally determined, in which nanopores with a radius of <10 nm were formed on the sapphire surface. It was shown that It was possible to grow heteroepitaxial layers of III-nitrides with a low density of dislocations, as well as to form consolidated phases of nanocarbides encapsulated in the atomic structure of aluminum or boron carbonitride on the obtained templates of nanotexted sapphire in one technological cycle. The application of the obtained nano-templates of textured sapphire was considered for UV photodiodes and energy storage layers that can be used in optoelectronic integrated circuits for space, biological and military purposes due to the high thermal, chemical and radiation resistance of both sapphire and III-nitrides, where the traditional silicon does not fit. It was obtained low dislocation density (~ 5x106 cm-2) comparable to structures formed by the method using epitaxial lateral overgrowth for GaN layers formed on such nano-templates of textured sapphire. The dislocation density was determined on the basis of the diffusion length of nonequilibrium carriers through the electron-beam-induced current method. For UV GaN photodiodes with Schottky barrier, it is shown that the structures formed on nano-templates of textured sapphire, in comparison with photodiodes without nano-templates, provide a steeper long-wave (375-475 nm) edge of normalized photosensitivity, decreasing it by an order of magnitude in this range , which allows to handle without special filters. For energy accumulation layers, in one МОСVD technological cycle on the textured sapphire nano-templates, it was proposed to form nano-carbides, consolidated AlCN or BСN phases in a stream of trimethyl aluminum or triethyl boron, respectively, as well as layers of hexagonal boron nitride (h-BN), in which graphene can be encapsulated.uk
dc.description.abstractruДиссертация посвящена комплексному исследованию применений и разработок технологических решений по формированию нанотемплетов для гетероструктур III-нитридов, в том числе с неполярной кристаллографической ориентацией, по обеспечению малодефектности и возможности получения наноструктур (наностержней, квантовых точек и т.д.) для их практической реализации в оптоэлектронных интегральных схемах. В ходе исследований для нитрид галлия неполярной (112̅0) ориентации с использованием нанотемплетов анодированного оксида алюминия на Si (100) получено плотность дислокаций 3х106 см-2, что позволяет формировать InGaN / GaN КЯ и КТ с повышенным содержанием индия. Согласно предложенной упрощенной математической модели, установлено, что может быть обеспечена низкая плотность дислокаций при любой глубине пор при радиусах пор <10 нм, получение которых с помощью нанотемплетов анодного оксида алюминия очень проблематично. Однако, для MOCVD эпитаксии были экспериментально определены термодинамические параметры (температура, давление) и прекурсоры, при которых на поверхности сапфира образуются нанопоры с радиусом <10 нм. На полученных темплетах нанотекстурированного сапфира была показана возможность в одном технологическом цикле выращивать гетероэпитаксионные слои III-нитридов с низкой плотностью дислокаций (~ 5 х 106 см-2).uk
dc.description.abstractukДисертаційна робота присвячена комплексному дослідженню застосувань і розробок технологічних рішень щодо формування нанотемплетів для гетероструктур ІІІ-нітридів, в тому числі з неполярною кристалографічною орієнтацією, щодо забезпечення малодефектності і можливості одержання наноструктур (наностержнів, квантових точок, тощо) для їх практичної реалізації в оптоелектронних інтегральних схемах. В ході досліджень для нітрид галію неполярної (112̅0) орієнтації з використанням нанотемплетів анодованого оксиду алюмінію на Si(100) одержано щільність дислокацій 3х106 см-2, що дає змогу формувати InGaN/GaN КЯ і КТ з підвищеним вмістом індію. Згідно запропонованої спрощеної математичної моделі, встановлено, що може бути забезпечена низька щільність дислокацій при будь-якій глибині пір при радіусах пір < 10 нм, одержання яких за допомогою нанотемплетів анодного оксиду алюмінію дуже проблематично. Проте, для MOCVD епітаксії були експериментально визначені термодинамічні параметри (температура, тиск) та прекурсори, при яких на поверхні сапфіру утворюються нанопори з радіусом <10нм. На одержаних темплетах нанотекстурованого сапфіру була показана можливість в одному технологічному циклі вирощувати гетероепітаксійні шари ІІІ-нітридів з низькою щільністю дислокацій (~ 5 х 106 см-2).uk
dc.format.page27 с.uk
dc.identifier.citationСуховій, Н. О. Нанотемплети для гетероструктур нітридів III групи : автореф. дис. … канд. техн. наук : 05.27.01 – твердотільна електроніка / Суховій Ніна Олегівна. – Київ, 2018. – 27 с.uk
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/24999
dc.language.isoukuk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорськогоuk
dc.publisher.placeКиївuk
dc.subjectнанотемплетиuk
dc.subjectгетероструктуриuk
dc.subjectнітриди ІІІ групиuk
dc.subjectмалодефектністьuk
dc.subjectанодований оксид алюмініюuk
dc.subjectnanotemplateuk
dc.subjectheterostructuresuk
dc.subjectnitrides of the III groupuk
dc.subjectlittle defectuk
dc.subjectanodized aluminum oxideuk
dc.subjectphotodetectorsuk
dc.subjectнанотемплетыuk
dc.subjectгетероструктурыuk
dc.subjectнитриды III группыuk
dc.subjectмалодефектностьuk
dc.subjectанодированный оксид алюминияuk
dc.subject.udc621.382+621.383]:546.2(0.43.3)uk
dc.titleНанотемплети для гетероструктур нітридів III групиuk
dc.typeThesisuk

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
Sukhoviii_aref.pdf
Розмір:
1.43 MB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Опис:
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
7.74 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Автореферати (МЕ)
Автореферати (вільний доступ)