Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Investigation of the porous GaP layers' chemical composition and the quality of the tests carried out

Vambol S., Vambol V., Suchikova Y., Bogdanov I., Kondratenko O.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2018

|

Vol. 86, nr 2

49--60

EN

Purpose: The purpose of this study is to establish the quality of tests for determining the chemical composition of the porous surface obtained by the method of electrochemical etching, based on the indicators of convergence and reproducibility of the results. Design/methodology/approach: The method of electrochemical etching was used to obtain layers of porous gallium phosphide, which can be used as buffer layers for nitrides formation on their basis. Por-GaP was formed in a solution of hydrofluoric acid at a current density of j =100 mA/cm2, etching was carried out for 20 minutes. The resulting structures sulfide passivation was carried out, thus avoiding the formation of an oxide film on the samples surfaces. For this purpose, porous gallium phosphide samples were kept in a sulfide solution for 10 minutes and dried in a stream of nitrogen. The chemical composition of the porous GaP surface layers has been investigated. To do this, the method of electronprobe INCA Energy microanalysis was used. The research was carried out on the entire surface of the sample in order to calculate the total spectrum of the elemental composition of the sample under study. Findings: It was established that during anodizing, the stoichiometry of the crystals investigated did not shift significantly towards the excess of gallium atoms. Oxygen is present at an insignificant concentration of 0.3%. This indicates the effectiveness of conducting the sulfide passivation of the sample surface following the electrochemical treatment. The presence of fluorine atoms that appeared on the surface as a result of the reaction with the electrolyte during etching, is observed in extremely low concentration. Experimental studies have shown that the sample chosen can be used as a standard enterprise sample when analyzing the chemical composition of the surface of porous gallium phosphide due to its convergence, reproducibility, homogeneity. In addition, the given method for determining the standard sample can be applied to other porous semiconductors. Conducting such studies is an important technological task that will allow us to create a series of standard samples of porous semiconductors of A3B5 group. Research limitations/implications: The research was carried out for porous gallium phosphide samples synthesized in the solution of hydrofluoric acid, though, carrying out of similar experiments for por-GaP obtained in other conditions, is necessary. Practical implications: The studies of the reproducibility and convergence of the experiment have an important practical significance, since it is the reproducibility of the experiment results that is the main problem to modern material science, all the more to nanoengineering. Therefore, the technique proposed, will allow the synthesis of por-GaP layers with adjustable properties, will facilitate their widespread implementation in the real sectors of industry. The obtained porous layers can be used as standard samples. Originality/value: The main problem in the nanostructures synthesis is the adjustability of properties. The technique presented allows to form stable layers of the porous gallium phosphide with the surface chemical composition known in advance. In addition, carrying out the sulfide passivation allows to stabilize por-GaP properties, which is an important process task. For the first time, a study of the presented technique as to convergence, reproducibility and homogeneity, was conducted.

2

Problemy wzrostu monokryształów fosforku galu (GaP) o średnicy 4" i orientacji < 100 > oraz < 111 >

Orłowski W., Mirowska A., Hruban A., Strzelecka S.

Materiały Elektroniczne

|

2010

|

T. 38, nr 2

9-19

PL

Opracowano warunki otrzymywania monokryształów fosforku galu (GaP) o średnicy 4" i orientacji < 100 > oraz < 111 >. Skonstruowano układy termiczne dla urządzenia MarkIV, w których można otrzymywać metodą Czochralskiego z herme-tyzacją cieczową (LEC - Liąuid Encapsulated Czochralski) duże monokryształy GaP. Zbadano termiczne warunki wzrostu kryształów. Doświadczalnie określono wpływ niektórych elementów układu termicznego na kształt pola temperatur w obszarze wzrostu kryształów. Otrzymano monokryształy GaP o średnicy 4" i orientacji < 100 > oraz < 111 >. Zbadano ich własności elektryczne i strukturalne.

EN

Technological parameters for growing 4"(GaP) single crystals in < 100 > and < 111 > direction were investigated. Thermal systems were constructed for MarklV puller, which allow growing GaP single crystals with big diameter by Liquid Encapsulated Czochralski method. The influence of some of the thermal system elements on the temperature field near the growing crystal was experimentally assessed. GaP crystals of 4" in diameter were obtained in < 100 > and < 111 > direction. Electrical and structural parameters were assessed.

3

Wpływ obróbki termicznej na własności niedomieszkowanych monokryształów GaP

Strzelecka S., Hruban A., Jurkiewicz-Wegner E., Piersa M., Orłowski W., Surma B.

Materiały Elektroniczne

|

2009

|

T. 37, nr 2

27-38

PL

Zbadano wpływ procesów wygrzewania na własności niedomieszkowanych monokryształów fosforku galu (GaP) otrzymanych z wsadów o różnym składzie chemicznym: bliskim stechiometrii, z nadmiarem galu lub z nadmiarem fosforu, a także o różnej koncentracji węgla. Procesom wygrzewania poddano bloki monokryształów o grubości 10-20 mm oraz płytki o grubości ∼ 700 μm. Określono warunki obróbki termicznej takie jak temperatura i czas wygrzewania oraz ciśnienie par fosforu w ampule pozwalające na otrzymanie materiału półizolujacego. Stwierdzono, że w przypadku monokryształów GaP typu n o koncentracji nośników ładunku n = (2 - 5) × 10^16 cm-³ i koncentracji węgla Nc ≤ 1 × 10^16 cm-³ w wyniku wygrzewania można otrzymać materiał półizolujący typu n. Przy koncentracji węgla Nc ∼ 5 × 10^16 cm-³ otrzymywany jest materiał półizolujący typu p.

EN

Influence of annealing conditions on the properties of undoped gallium phosphide crystals obtained from the melt: near stoichiometric, with gallium excess or phosphorus excess, as well as with different carbon concentration was investigated. Monocrystalline blocks with a thickness of 10 - 20 mm and wafers with a thickness of ∼ 700 urn were annealed. Annealing conditions such as the temperature, time and phosphorus vapor pressure in the ampoule allowing for obtaining semi-insulating material, were determined. It was confirmed that as result of annealing undoped GaP crystals with the carrier concentration n = (2 - 5) × 10^16 cm-³ and carbon concentration Nc ≤ 1 × 10^16 cm-³ we can obtain SI n - type material. At the carbon concentration Nc ∼ 5 × 10^16 cm-³ the SI material of p - type can be obtained.

4

Optical studies of undoped GaP grown by LEC method

Surma B., Wnuk A., Piersa M., Strzelecka S., Pawłowski M., Jurkiewicz-Wegner E.

Materiały Elektroniczne

|

2009

|

T. 37, nr 2

38-46

EN

The features of undoped LEC GaP crystals with particular emphasis on their luminescence properties are presented. Hall and GDMS measurements revealed that C and Si are the main residual shallow impurities. Semi-insulating features of the samples were controlled by the presence of the phosphorous anti-site defect, P4PGa. Its presence was confirmed by ESR measurements as well as the emission at 1.05 eV. For p-type samples with phosphorous antisite defect, P4PGa, and high carbon concentration an emission at 1.9 eV has been observed. We tentatively assign this emission to the recombination of the excitons bound with isoelectronic complex PGaCp. A deep-centre luminescence with the maximum at 1.33 eV was dominant in n-type GaP and in electron-irradiated samples. The obtained results indicate that this emission results from native defect complex.

PL

W pracy przedstawione są badania niedomieszkowanych kryształów GaP otrzymywanych w ITME metodą LEC ze szczególnym uwzględnieniem ich własności luminescencyjnych. Pomiary Halla, absorpcyjne i GDMS wykazały, że głównymi płytkimi domieszkami resztkowymi w otrzymywanych kryształach są węgiel i krzem. Półizolujące własności badanych kryształów determinowane były obecnością fosforowego antystrukturalnego defektu P4PGa. Obecność jego została potwierdzona poprzez obecność linii rezonansowej w widmie ESR, jak również poprzez obecność emisji w podczerwieni z maksimum przy l .05 eV. W kryształach typu p, w których potwierdzona została obecność defektu P4PGa oraz stwierdzono relatywnie wysoką koncentrację węgla w widmie luminescencyjnym pojawiło się pasmo luminescencyjne z maksimum przy l .9 eV. Nasza sugestia odnośnie pochodzenia tej emisji wiązana jest z wytworzeniem się isoelektronowego kompleksu PGaCp. W niedomieszkowanych próbkach typu w jak również w próbce naświetlanej elektronami luminescencja pochodząca od głębokich centrów zdominowana była obecnością pasma leżącego przy 1.33 eV. Przeprowadzone badania wykazały, że jest ona związana z obecnością kompleksu wytworzonego przez macierzyste atomy sieci, natomiast nie zależy od koncentracji domieszek resztkowych.

5

Badanie rozkładów właściwości elektrycznych i optycznych monokryształów GaP stosowanych w optyce podczerwieni

Strzelecka S., Hruban A., Jurkiewicz-Wegner E., Piersa M., Orłowski W., Mirowska A.

Materiały Elektroniczne

|

2009

|

T. 37, nr 2

22-27

PL

Niedomieszkowane monokryształy GaP o niskiej koncentracji nośników n ≤ 2 × 10^16cm-³ stosowane są głównie na elementy optyczne pracujące w bliskiej podczerwieni w zakresie widmowym (1-8) μm oraz w dalekiej podczerwieni (100 - 200) μm. Elementy te mogą posiadać duże rozmiary Φ (2”-3”). Jednym z podstawowych wymagań dla monokryształów stosowanych na elementy optyczne jest duża jednorodność własności, których miernikiem może być transmitancja. Na wartość i jednorodność transmitancji mogą mieć wpływ takie czynniki jak poziom i rozkład koncentracji nośników prądu, gęstości dyslokacji i koncentracji centrów defektowych. W ramach obecnej pracy badano wpływ tych czynników. Stwierdzono, że istnieje jednoznaczna zależność transmitancji tylko od koncentracji nośników prądu. Empirycznie wyznaczono tę zależność dla zakresu koncentracji nośników n = 10^15 - 5× 10^16cm-³ przy długości fali λ = 3100 nm.

EN

Undoped GaP crystals with low carrier concentration n ≤ 2 × 10^16cm-³ are mainly used on optic elements working in near infrared (1-8) um and far infrared (100 - 200) um wave range. These elements can be large Φ = (2”-3”). High homogeneity of the properties responsible for transmittance value is one of the fundamental requirement for GaP crystals used on optical elements. Value and distribution of carrier concentration, etch pits density and concentration defect centers can influence on value and homogeneity of transmittance. In the present work these factors were investigated. Distinct transmittance dependence on carrier concentration was only confirmed. This dependence was empirically determined in concentration range n = 10^15 - 5x10^16cm-³ at wavelength λ = 3100nm.