Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

LP-MOVPE growth and properties of high Si-doped InGaAs contact layer for quantum cascade laser applications

Ściana B., Badura M., Dawidowski W., Bielak K., Radziewicz D., Pucicki D., Szyszka A., Żelazna K., Tłaczała M.

Opto-Electronics Review

|

2016

|

Vol. 24, No. 2

95--102

EN

The work presents doping characteristics and properties of high Si-doped InGaAs epilayers lattice-matched to InP grown by low pressure metal-organic vapour phase epitaxy. Silane and disilane were used as dopant sources. The main task of investigations was to obtain heavily doped InGaAs epilayers suitable for usage as plasmon-confinement layers in the construction of mid-infrared InAlAs/InGaAs/InP quantum-cascade lasers (QCLs). It requires the doping concentration of 1×10¹⁹ cm⁻³ and 1×10²⁰ cm⁻³ for lasers working at 9 μm and 5 μm, respectively. The electron concentration increases linearly with the ratio of gas-phase molar fraction of the dopant to III group sources (IV/III). The highest electron concentrations suitable for InGaAs plasmon-contact layers of QCL was achieved only for disilane. We also observed a slight influence of the ratio of gas-phase molar fraction of V to III group sources (V/III) on the doping efficiency. Structural measurements using high-resolution X-ray diffraction revealed a distinct influence of the doping concentration on InGaAs composition what caused a lattice mismatch in the range of –240 ÷ –780 ppm for the samples doped by silane and disilane. It has to be taken into account during the growth of InGaAs contact layers to avoid internal stresses in QCL epitaxial structures.

2

Technology and properties of low-pressure metalorganic vapour phase epitaxy grown InGaAs/AlInAs superlattice for quantum cascade laser applications

Badura M., Bielak K., Ściana B., Radziewicz D., Pucicki D., Dawidowski W., Żelazna K., Kudrawiec R., Tłaczała M.

Optica Applicata

|

2016

|

Vol. 46, nr 2

241--248

EN

Quantum cascade laser is one of the most sophisticated semiconductor devices. The active region of the quantum cascade laser consists of hundreds thin layers, thus the deposition precision is the most crucial. The main technique for the fabrication of quantum cascade laser structure is molecular beam epitaxy, however, the prevalence of metalorganic vapour phase epitaxy techniques in the fabrication of semiconductor structures causes a perpetual work on the improvement production of the entire quantum cascade laser structure by the metalorganic vapour phase epitaxy. The paper presents technological aspects connected with the metalorganic vapour phase epitaxy growth of InGaAs/AlInAs low-dimensional structures for quantum cascade laser active region emitting ~9.6 μm radiation. Epitaxial growth of superlattice made of InGaAs/AlInAs lattice matched to InP was conducted at the AIXTRON 3x2″ FT system. Optical and structural properties of such heterostructures were characterised by means of high resolution X-ray diffraction, photoluminescence, contactless electroreflectance and scanning electron microscope techniques. Epitaxial growth and possible solutions of structure improvements are discussed.

3

Role of nitrogen in carrier confinement potential engineering and optical properties of GaAs-based quantum wells heterostructures

Pucicki D., Bielak K., Dawidowski W., Ściana B., Tłaczała M.

Optica Applicata

|

2016

|

Vol. 46, nr 2

255--263

EN

In this work, the authors present the results of optical characterization of GaAs-based multiple quantum well heterostructures, together with energy band structure analysis. The optical properties were investigated by applying photoluminescence spectroscopy. Structures with GaInNAs, GaInAs and GaNAs multiple quantum wells emitting around 1 μm, grown by atmospheric pressure metalorganic vapor phase epitaxy, were compared in this work. The role of nitrogen in quantum well carriers confinement potential was analysed. The photoluminescence intensities of the samples were correlated with the analysis of energy band structures and the overlaps of the carriers’ wave functions. In addition, the main carrier activation energies were estimated based on photoluminescence temperature dependence and the Arrhenius plots analysis. It was deduced that the thermal photoluminescence decay is most probably related to the escape of electrons whereas the holes, independently of the potential well depth, are additionally confined by the local inhomogeneities or by the Coulomb interaction with the confined electrons.

4

Epitaksja LP-MOVPE wysokorezystywnych warstw InP kompensowanych żelazem do zastosowania w kwantowych laserach kaskadowych

Badura M., Radziewicz D., Ściana B., Pucicki D., Bielak K., Dawidowski W., Zborowska-Lindert I., Kosior Ł., Tłaczała M.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2016

|

Vol. 57, nr 9

19--22

PL

Kwantowe lasery kaskadowe są jednymi z najbardziej wyrafinowanych przyrządów półprzewodnikowych. Znajdują zastosowanie m. in. w spektroskopii fotoakustycznej, diagnostyce medycznej czy detekcji śladowych ilości niebezpiecznych gazów. Niektóre z tych aplikacji wymagają pracy ciągłej lasera, w temperaturze pokojowej. Aby zapewnić odpowiednie warunki pracy, niezbędne jest zastosowanie wydajnej techniki odprowadzania ciepła z obszaru rdzenia lasera. Jedną z możliwości jest osadzenie wysokorezystywnych warstw InP:Fe. W niniejszej pracy zaprezentowano etapy opracowywania technologii InP:Fe do zastosowań w kwantowych laserach kaskadowych. Warstwy były osadzone techniką LP-MOVPE na stanowisku firmy Aixtron. Jako źródeł materiałów grup III oraz V użyto odpowiednio: TMIn oraz PH3 (100%), natomiast atomy żelaza pozyskano z CP2 Fe. Przeprowadzono diagnostykę otrzymanych struktur za pomocą takich technik jak HRXRD, AFM czy pomiary elektryczne I-V.

EN

Quantum cascade lasers are one of the most sophisticated semiconductor devices. Their main applications are photoacoustic spectroscopy, medical diagnostics and harmful gas sensing. Some of them need continuous wavelength operation mode at room temperature. In order to assure proper working conditions it is necessary to apply efficient technics of heat dissipation from the laser core. One of the possibilities is to use highly-resistivity InP:Fe layers. In the present work there is elaboration of InP:Fe technology presented. Layers were deposited using LP-MOVPE technique at the AIXTRON system. There were TMIn, PH3 and Cp2Fe materials used as a group III, V and dopant sources. Test structures were investigated by the means of HRXRD, AFM and I-V measurement techniques.

5

Zastosowanie funkcji Lamberta W do wyznaczania parametrów jednodiodowego modelu ogniw słonecznych

Dawidowski W., Ściana B., Zborowska-Lindert I., Mikolášek M., Pucicki D., Radziewicz D., Bielak K., Badura M., Kováč J., Tłaczała M.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2015

|

Vol. 56, nr 8

22-24

PL

Znajomość podstawowych parametrów modelu jednodiodowego ogniwa słonecznego pozwala na porównanie parametrów ogniw wytwarzanych różnymi technologiami. Ponadto, umożliwia symulowanie pracy ogniw słonecznych oraz analizowanie ich modeli zastępczych. W pracy omówiono właściwości funkcji specjalnej Lamberta W oraz przedstawiono jej wykorzystanie do wyznaczania parametrów jednodiodowego modelu zastępczego ogniwa na podstawie zmierzonych charakterystyk I–V: ciemnych i jasnych.

EN

The knowledge of single diode model parameters is essential for comparison of solar cells fabricated with different methods. Moreover, it enables the simulation of solar cell devices and analysing their equivalent circuits. In this work we present the single diode model of solar cell, the properties of Lambert W function and its application for determining the single diode model parameters, based on measured dark and illuminated I–V characteristics.

6

AP-MOVPE Technology and Characterization of InGaAsN p-i-n Subcell for InGaAsN/GaAs Tandem Solar Cell

Dawidowski W., Ściana B., Zborowska-Lindert I., Mikolásek M., Latkowska M., Radziewicz D., Pucicki D., Bielak K., Badura M., Kováč J., Tłaczała M.

International Journal of Electronics and Telecommunications

|

2014

|

Vol. 60, No. 2

151-156

EN

Tandem (two p-n junctions connected by tunnel junction) and multijunction solar cells (MJSCs) based on AIIIBV semiconductor compounds and alloys are the most effective photovoltaic devices. Record efficiency of the MJSCs exceeds 44% under concentrated sunlight. Individual subcells connected in series by tunnel junctions are crucial components of these devices. In this paper we present atmospheric pressure metal organic vapour phase epitaxy (AP-MOVPE) of InGaAsN based subcell for InGaAsN/GaAs tandem solar cell. The parameters of epitaxial structure (optical and electrical), fabrication process of the test solar cell devices and current-voltage (J-V) characteristics are presented and discussed.

7

Technologia LP-MOVPE heterostruktur InGaAs/InP do konstrukcji kwantowych laserów kaskadowych

Badura M., Bielak K., Ściana B., Radziewicz D., Pucicki D., Dawidowski W., Tłaczała M.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2014

|

Vol. 55, nr 11

34-36

PL

Kwantowe lasery kaskadowe (QCLs), tzw. lasery unipolarne, które emitują fale o długości z zakresu okna atmosferycznego 3…5 μm, wymagają zastosowania układu materiałowego o dużej nieciągłości pasma przewodnictwa i bardzo dobrej przewodności cieplnej. Wymagania te spełnia układ materiałowy InGaAs/AlInAs/InP. W pracy przedstawiono wyniki badań związanych z epitaksją związków potrójnych InGaAs, dopasowanych sieciowo do InP, przy zastosowaniu niskociśnieniowej metody MOVPE. Pierwszym etapem badań było opracowanie kinetyki wzrostu niedomieszkowanych warstw In- GaAs, dopasowanych sieciowo do InP. Otrzymane warstwy wykazały bardzo dobre właściwości optyczne, co zostało potwierdzone wynikami pomiarów fotoluminescencji. Morfologia tych warstw, badana przy użyciu mikroskopu AFM, wykazała tarasowy wzrost typu „step-flow” i atomową gładkość powierzchni. Kolejnym etapem prowadzonych badań są prace technologiczne związane z domieszkowaniem heterostruktury InGaAs/InP krzemem.

EN

Quantum cascade lasers (QCL) so-called unipolar lasers, which emit light with wavelength at range of atmospheric window 3÷5 μm, require construction from the material system with sufficient conduction band discontinuity and high thermal conductivity. Such requirements are fulfilled by InGaAs/AlInAs/InP. In these paper are shown results of investigation of metalorganic vapor phase epitaxy of ternary alloy InGaAs lattice matched to InP. Grown layers have good optical properties, what is confirmed by photoluminescence measurements. Surface morphology of described samples tested by AFM exhibits step-flow growth and atomic scale surface smoothness. The next stage of ours research will be focused on n-type doping of InGaAs/InP heterostructure with SiH4 as a dopant source.

8

Technologia i charakteryzacja struktury p-i-n na bazie InGaAsN do zastosowania w ogniwie tandemowym InGaAsN/GaAs

Dawidowski W., Ściana B., Zborowska-Lindert I., Mikolášek M., Pucicki D., Radziewicz D., Bielak K., Badura M., Kováč J., Tłaczała M.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2014

|

Vol. 55, nr 8

40-42

PL

Wielozłączowe ogniwa słoneczne na bazie półprzewodników złożonych AIIIBV należą do najbardziej wydajnych przyrządów fotowoltaicznych. Sprawność konwersji takich ogniw przekracza 40% przy zastosowaniu skoncentrowanego promieniowania słonecznego. Ważnymi elementami w konstrukcji takiego przyrządu są poszczególne podogniwa wykonane z różnych materiałów półprzewodnikowych. W niniejszej pracy przedstawiono technologię AP-MOVPE dolnego podogniwa na bazie InGaAsN oraz wyniki charakteryzacji otrzymanej struktury epitaksjalnej. Ponadto zaprezentowano wyniki pomiarów J-V wytworzonych ogniw słonecznych typu p-i-n.

EN

Multijunction solar cells (MJSCs) based on AIIIBV semiconductor compounds are the most effective photovoltaic devices. Efficiency of the MJSC devices exceeds 40% under concentrated sunlight. Individual subcells based on different semiconductors are crucial components of tandem solar cell. In this papers we describe AP-MOVPE technology of the bottom InGaAsN subcell and characterization of its epitaxial structure. Moreover, the fabrication process of the test solar cell structure and J-V measurement results are presented and discussed.

9

Determination of indium and nitrogen contents of InGaAsN quantum wells by HRXRD study supported by BAC calculation of the measured energy gap

Pucicki D., Bielak K., Kudrawiec R., Radziewicz D., Ściana B.

Materials Science Poland

|

2013

|

Vol. 31, No. 4

489--494

EN

Determination of indium and nitrogen content in InGaAsN quantum wells (QWs) is often based on the analysis of highresolution X-ray diffraction (HRXRD) measurements. The comparison of diffraction curves of two similar samples, with and without nitrogen, together with an assumption of constant indium incorporation efficiency during the growth of layers with and without nitrogen, may lead to a large deviation in the determined In and N content. The HRXRD curve simulations supported by bandgap determination and calculations seem to be a solution of this problem. Comparison of the results achieved from simulated HRXRD curves with the calculations of all QWs transitions measured by contactless electro-reflectance (CER) can lead to reduction of deviations in composition determination of InGaAsN quantum wells. The proposed algorithm was applied for investigation of InGaAsN QWs grown by atmospheric pressure metalorganic vapor phase epitaxy (APMOVPE).

10

Tutorial on epitaxy of semiconductor materials

Pucicki D., Ściana B., Bielak K.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2013

|

Vol. 54, nr 7

35-44

EN

In this paper there was presented the brief overview of the semiconductor structures epitaxial growth including different modes of epitaxial growth and different epitaxial techniques. The modes of the growth which enable to fabricate semiconductor structures, both with almost perfect planar layers and with more advanced three dimensional objects, were discussed. Several techniques of growth of semiconductor materials and heterostructures were presented together with concise information about the advantages and disadvantages of each of them. Technological requirements which should be fulfilled in order to fabricate advanced semiconductor devices and few aspects of the epitaxai growth were talked over as well.

PL

W pracy przedstawiono podstawowe zagadnienia dotyczące epitaksji związków półprzewodnikowych, wliczając w to omówienie różnych modów epitaksjalnego wzrostu oraz różnych technik epitaksji. Omówione zostały mody epitaksjalnego wzrostu umożliwiające wytwarzanie struktur atomowo gładkich warstwa po warstwie oraz bardziej zaawansowanych struktur trójwymiarowych. Przedstawione zostały różne techniki epitaksji związków półprzewodnikowych wraz z krótką charakterystyką ich wad i zalet. Omówione zostały również wymagania technologiczne jakie muszą zostać spełnione w celu wytwarzania zaawansowanych przyrządów pół przewodnikowych.

11

Rola, wymagania i technologia złącza tunelowego dla wielozłączowego ogniwa słonecznego

Dawidowski W., Ściana B., Zborowska-Lindert I., Pucicki D., Radziewicz D., Bielak K., Badura M., Tłaczała M.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2013

|

Vol. 54, nr 7

33-35

PL

Wielozłączowe ogniwa słoneczne na bazie półprzewodników złożonych AlIIBV należą do najbardziej wydajnych przyrządów fotowoltaicznych. Istotnym elementem konstrukcyjnym takiego ogniwa jest złącze tunelowe, umożliwiające połączenie elektryczne i optyczne pomiędzy sąsiednimi podogniwami minimalnych stratach. Niniejsza praca omawia funkcje złącza tunelowego oraz wymagania konstrukcyjne stawiane przez ten przyrząd. Dodatkowo przedstawione zostały prace autorów dotyczące epitaksjalnego wzrostu wytworzenia testowej struktury diody tunelowej na bazie GaAs.

EN

Multijunction solar cells (MJSCs) based on AIIIBV semiconductor compounds are the most effective photovoltaic devices. One of the most important parts of their construction is a tunnel junction (TJ), which is designed for series electrical connection between individual subcells. This work describes the main principles of the tunnel junction work and requirements for MJSC applications. Moreover the results concerning an epitaxial growth and fabrication of the test GaAs-based tunnel diodes are presented and discussed.

12

Zastosowanie InGaAsN w konstrukcji ogniwa słonecznego p-i-n

Dawidowski W., Ściana B., Zborowska-Lindert I., Pucicki D., Radziewicz D., Bielak K., Latkowska M., Kovac J., Tłaczała M.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2012

|

Vol. 53, nr 7

90-92

PL

Wzrost światowego zapotrzebowania na energię elektryczną wymusza rozwój badań w zakresie alternatywnych źródeł energii. Fotowoltaika wydaje się być perspektywicznym i nieszkodliwym dla środowiska sposobem konwersji promieniowania słonecznego na sygnał elektryczny. Obok powszechnych już ogniw i modułów krzemowych aktualnie badane są wysokosprawne, wielozłączowe ogniwa bazujące ma materiałach AIIIBV. W niniejszej pracy przedstawiono wyniki dotyczące zastosowania poczwórnych związków półprzewodnikowych InGaAsN w konstrukcji ogniwa słonecznego p-i-n.

EN

The worldwide increase of electric power consumption forces the development of alternative sources of energy. Photovoltaics seems to be a promising and harmless to the natural environment method of producing electrical power. Besides silicon cells and panels, present researches are focused on high efficiency and multijunction solar cells based on AIIIBV semiconductors. This paper presents the results of application of the new InGaAsN semiconductor compounds in the p-i-n solar cell construction.