Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

GaN - "High Pressure Semiconductor" in Modern Physics and Technology

Grzegory I., Porowski S.

Polish Journal of Chemistry

|

2008

|

Vol. 82, nr 10

1869-1890

EN

Due to the strong binding energy of nitrogen molecule, GaN is unstable at high temperatures in relation to its constituents. Consequently, high temperature crystallization methods which are necessary for high quality bulk single crystals, require high pressures. GaN and its ternaries with In and Al form a foundation for the fast est growing sectors of semiconductor technology, such as short wave length optoelectronics and high-power high-frequency electronics. In this paper crystallization, physical properties and applications of GaN single crystals are discussed, with a special focus on the results coming from the Institute of High Pressure Physics of Polish Academy of Sciences.

2

Zastosowanie niebieskich laserów do detekcji substancji śladowych

Komorowska K., Perlin P., Leszczyński M., Czernecki R., Grzegory I., Porowski S., Stacewicz T., Goss J., Wojtas J., Bielecki Z., Czyżewski A.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2008

|

Vol. 49, nr 11

101-104

PL

Omówiono zastosowanie niebieskiego lasera półprzewodnikowego - struktury wielostudni kwantowych InGaN/GaN - do detekcji substancji śladowych. Wykonano pomiary absorpcji opierając się na technice wysokiej czułości - Spektroskopii Strat we Wnęce Optycznej (ang. Cavity Ring Down Spectroscopy) pozwalającej na detekcję współczynnika absorpcji nawet na poziomie ~10-8 m-1. Przedstawiono przykład detekcji NO2 o niskiej koncentracji (5 ppb) przy użyciu prototypu zaprojektowanego systemu przenośnego do detekcji śladowych ilości substancji wykorzystującego technikę SSWO.

EN

We demonstrate a blue semiconductor multiquantum well InGaN/GaN laser that is applied for trace elements detection. We performed the absorption measurements using a highly sensitive spectroscopic technique - Cavity Ring Down Spectroscopy (CRDS) which allows detection of absorption coefficien even as small as ~10-8 m-1. An example of low concentration (5ppb) NO2 detection measurements using a prototype of specially designed mobile setup based on CRDS technique is presented.

3

In-depth and in-plane profiling of light emission properties from semiconductor-based heterostructures

Godlewski M., Wojtowicz T., Goldys E. M., Phillips M. R., Czernecki R., Prystawko P., Leszczynski M., Perlin P., Grzegory I., Porowski S., Bottcher T., Figge S., Hommel D.

Opto-Electronics Review

|

2004

|

Vol. 12, No. 4

353-359

EN

Cathodoluminescence (CL) technique is applied for evaluation of in-depth and in-plane variations of light emission from semiconductor heterostructures, including laser diode structures. Light emission properties of heteroepitaxial and heteroepitaxial structures, are studied. We demonstrate possibility of in-depth profiling of complicated multi quantum well structures, which allows us to evaluate light emission characteristics from different regions of, e.g., laser structures. Due to this property of the CL, we can evaluate interconnections between structural quality of the samples and light emission characteristics. Stimulated emission under electron bean pumping is achieved in a conventional CL, set up for selected heterostructures. Thereshold currents for stimulated emission are evaluated from the CL investigations. We demonstrate that potential fluctuations are not fully screened in the active regions of laser structures, even at large excitation densities.

4

Elastic peak electron spectroscopy (EPES) measurements for determining the inelastic mean free path (IMFP) of electrons in selected oxide and nitride materials

Krawczyk M., Suski T., Jabłoński A., Bockowski M., Grzegory I.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Elektronika

|

2002

|

z. 143

123-126

EN

Quantitative surface-and thin films analysis by electron spectroscopies (AES, XPS, EELS) requires the knowledge of one of the most important parameters of the electron transport such as the inelastic mean free path (IMFP) of electrons. The purpose of the present work is to determine experimentally the IMFPs in bulk MoO2 and GaN with stoiciometric surface concentrations of their constituents by elastic-peak electron spectroskopy (EPES). The electron intensities elastically backscattered from both MoO2 and GaN samples and the Ni standard material were recorded for primary energies E=200-2000eV. A Monte Carlo algorithm was applied to calculate the IMFPs. Experimental values were compared to the IMFPs resulting from two predictive formulae, i.e. the TPP-2M equation and the G-1equation. It was found that the measured IMFPs for MoO2 are considerably lower than calculated values of Tanuma et al. and Gries. The deviation of the measured IMFPs from the calculated IMFPs was highest at E=500eV. However, for the low energy range E-500eV such considerable deviation may be expected since the experimental IMFPs are limited to the surface region, whereas the calculated IMFPs refer to the bulk of the studied sample. In the case of GaN, a reasonable agreement was found between the measured IMFPs and corresponding calculated IMFPs.

5

Epitaxy on GaN bulk crystals

Leszczyński M., Prystawko P., Czernecki R., Lehnert J., Perlin P., Wiśniewski P., Skierbiszewski C., Suski T., Nowak G., Karouta F., Holst J., Grzegory I., Porowski S.

Opto-Electronics Review

|

2001

|

Vol. 9, No. 2

125-128

EN

The article shows the most important experimental results describing the properties of nitride layers on GaN single crystals. The layers were grown using matalorganic chemical vapour deposition (MOCVD). The growth was monitored by in-situ laser reflectometry. The layers contain very small dislocation density of about 10-10³ cm⁻² (the same as in the GaN substrates). Morphology and crystallographic quality was examined using atomic force microscopy and X-ray diffraction. The layers have exellent photoluminescent properties what has a direct impact on the optoelectronic device properties.

6

Azotek galu : nowy rozdział w badaniach powierzchniowej struktury elektronowej półprzewodników

Kowalski B. J., Iwanowski R. J., Kopalko K., Orłowski B. A., Sadowski J., Kanski J., Pluciński Ł., Johnson R. L., Grzegory I., Porowski S.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2001

|

Vol. 42, nr 8-9

23-25

EN

The results of investigations of the (0001) (N-polar) surface of GaN bulk crystals are presented together with a brief review of the knowledge about GaN surface electronic structure accumulated up to the present. The band structure of GaN(0001) - (1 x 1) in the directions G-A and G-K has been analysed on the grounds of the data obtained by means of angle-resolved photoemission spectroscopy. The proposed interpretation of the results is shown to be consistent with the available results of calculations based on the model of the GaN(0001) - (1 x 1):Ga surface.

7

GaN homoepitaxy by MBE

Grzegory I.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2000

|

Vol. 41, nr 11

33-35

PL

Ogromny i bardzo spektakularny postęp w dziedzinie przyrządów optolektronicznych opartych na GaN nastąpił w wyniku przełomu technologicznego dotyczącego wzrostu warstw epitaksjalnych azotków III-V na niedopasowanych podłożach szafirowych. Zoptymalizowanie wielostopniowego procesu wzrostu metodą epitaksji ze związków metaloorganicznych oraz opracowanie metody efektywnego domieszkowania GaN na typ p (dokonane głównie w japońskiej firmie Nichia przez S. Nakamurę) pozwoliło na uzyskanie silnie świecących struktur warstwowych. Struktury te zawierają ogromną, jak na materiał półprzewodnikowy, ilość defektów w postaci dyslokacji o gęstości 108 - 1010 cm-2. Mimo tego emitują one światło bardzo wydajnie pod warunkiem, że aktywna część struktury zawiera InGaN. Według Nakamury wydajna emisja z InGaN-u związana jest z lokalizacją nośników w minimach potencjału spowodowanych fluktuacjami składu In w warstwie InGaN. Taka lokalizacja oddziela rekombinujące promieniście nośniki od dyslokacji, stanowiących centra rekombinacji niepromienistej. Dla struktur bez indu, dyslokacje wygaszają luminescencję i konstrukcja wydajnych emiterów światła jest obecnie niemożliwa. W przeciwieństwie do bardzo wydajnych diod elektroluminescencyjnych z InGaN, w diodach laserowych dyslokacje w znacznym stopniu ograniczają wydajność, moc i czas życia przyrządu. Metoda krystalizacji z roztworu przy wysokim ciśnieniu azotu, w której specjalizuje się autorka artykułu, pozwala otrzymywać monokryształy GaN w postaci heksagonalnych płytek o polu powierzchni ok. 100 mm2, o bardzo wysokiej jakości strukturalnej, z gęstością dyslokacji 10 - 100 cm-2, a więc wiele rzędów wielkości niższą niż w materiale heteroepitaksjalnym osadzanym powszechnie na podłożach szafirowych. Kryształy mogą być zarówno przewodzące, jak i półizolujące, w zależności od warunków wzrostu i domieszkowania. W artykule pokazano, źe zastosowanie tych właśnie kryształów podłożowych GaN do epitaksji struktur azotkowych metodą MBE pozwala otrzymać struktury niemal bezdyslokacyjne zarówno w przypadku użycia plazmy azotowej (Plasma Assisted MBE), jak i amoniaku (Reactive MBE). Wysoka jakość strukturalna kryształów podłożowych i osadzanych na nich struktur zastała potwierdzona metodami dyfrakcji rentgenowskiej (XRD), mikroskopii sił atomowych (AFM), transmisyjnej mikroskopii elektronowej (TEM) oraz selektywnego trawienia chemicznego (DSE). Omówione są również własności optyczne i elektryczne otrzymanych struktur. W szczególności pokazane jest, że emisja światła z homoepitaksjalnych warstw GaN oraz ze struktur kwantowych nie zawierających indu jest znacznie bardziej wydajna niż dla analogicznych struktur osadzanych na podłożach szafirowych.

EN

The spectacular development of GaN-based optoelectronic devices was possible due to elaboration of the two-step Metal Organic Chemical Vapor Deposition (MOCVD) process for the growth of (GaAlln)N epitaxial structures on highly mismatched sapphire substrates. In these structures dislocation densities are as high as 108 -1010 cm-2 but nevertheless very efficient luminescence is possible if the structures contain InGaN. This is due to strong localisation of carriers in deep potential wells caused by In segregation, which eliminates interaction of carriers with dislocations. For structures without indium, dislocations acting as the non-radiative recombination centers quench the luminescence and the construction of the efficient light emmitting devices is at present impossible. In contrast to the InGaN based LEDs, for the laser diodes (LD) dislocations limit the device lifetime which is the most important obstacle in construction of high power blue lasers. High Nitrogen Pressure Solution (HNPS) method allows to growth GaN single crystals of very high structural quality with dislocation density as low as 10 - 100 cm-2. The crystals are hexagonal platelets with (0001) surface area of 1cm2 . Both highly conductive and non-conductive GaN crystals can be grown by the HNPS method. The conductive crystals are grown without an intentional doping whereas the non-conductive are intentionally doped with magnesium during crystallization. As it is shown in the paper, the application of the pressure grown GaN single crystalline substrates allows to grow near dislocation free layer structures by both plasma assisted (N2 plasma nitrogen source) and reactive (NH3 nitrogen source) MBE. This was demonstrated by X-ray, AFM, TEM and Defect Selective Etching results showing high structural perfection of both GaN substrates and epitaxial structures. The structural, electrical and optical properties of epitaxial layers and structures grown on both GaN pressure grown crystals and sapphire are compared. In particular it is shown that for GaN homoepitaxial layers and structures not containing indium, a significant increase of PL intensity in comparison with structures grown on sapphire, is observed. The properties of high mobility 2D electron gas in GaN/AIGaN structures are also presented.