Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Wzrost monokryształów molibdenianu wapnia domieszkowanych jonami ziem rzadkich (CaMoO4 : RE) do badań w zakresie immobilizacji odpadów radioaktywnych

Świrkowicz M., Szyrski W., Kisielewski J., Wieteska K., Wierzchowski W., Malinowska A., Wierzbicka E., Karaś A., Jurkiewicz-Wegner E.

Materiały Elektroniczne

|

2013

|

T. 41, nr 4

10--19

PL

Stosując metodę Czochralskiego oraz układ cieplny z tyglem platynowym o średnicy 55 mm i wysokości 55 mm oraz biernym dogrzewaczem platynowym uzyskano monokryształy CaMoO4 niedomieszkowane i domieszkowane europem, neodymem oraz jednocześnie europem i neodymem o średnicy do 25 mm i długości do 90 mm. Szybkość wzrostu zawarta była w zakresie 1,5 - 3,0 mm/h, a szybkość obrotowa 10 - 15 obr./min. Pierwsze procesy wzrostu przeprowadzono stosując niezorientowane zarodki z CaWO4 (National Institute of Standards and Technology, USA). W oparciu o otrzymane monokryształy przygotowano zarodki o orientacji [001]. Przeprowadzono badania dyfrakcyjne rentgenowskie, synchrotronowe topograficzne, właściwości optycznych i składu chemicznego. Określono współczynniki segregacji europu i neodymu (kEu ≈ 0,40, kNd ≈ 0,28). Stwierdzono, że w przypadku współdomieszkowania rośnie współczynnik segregacji neodymu a maleje europu (kEu ≈ 0,30 i kNd ≈ 0,32). Transmisja optyczna monokryształów silnie zależy od domieszki. W przypadku neodymu obserwuje się wyraźne i ostre pasma absorpcji. Monokryształy z europem wykazują silną absorpcję w zakresie widzialnym i bliskiej podczerwieni.

EN

Single crystals of CaMoO4 either undoped or doped with europium, neodymium and europium and at the same time with neodymium with a diameter of 25 mm and a length of up to 90 mm, were obtained using the Czochralski method and a thermal system with a platinum crucible 55 mm in diameter and 55 mm in height and a passive platinum afterheater. The growth rate was in the 1.5 - 3.0 mm/h range and the rotation rate varied between 10 and 15 r./min. At the beginning, the growth processes were carried out applying un-oriented CaWO4 seeds (from the National Institute of Standards and Technology, USA). Based on the resultant single crystals, [001] - oriented seeds were prepared. X-ray powder diffraction patterns, synchrotron topography, optical transmission and chemical compositions were measured. Segregation coefficients of europium and neodymium were determined to be kEu ≈ 0,40 and kNd ≈ 0,28 respectively. In the case of co-doping, the segregation coefficient of neodymium increases and that of europium decreases (kEu ≈ 0,30 and kNd ≈ 0,32). The optical transmission of single crystals strongly depends on the dopant. Sharp and narrow absorption bands are observed for neodymium, whereas single crystals with europium exhibit a strong absorption in the visible and near-infrared regions.

2

Wpływ składu chemicznego fazy ciekłej na własności niedomieszkowanych kryształów Bi2Se3

Hruban A., Materna A., Strzelecka S., Piersa M., Orłowski W., Jurkiewicz-Wegner E., Diduszko R., Romaniec M., Dalecki W., Wołoś A.

Materiały Elektroniczne

|

2013

|

T. 41, nr 3

27--39

PL

W pracy przedstawione są wyniki badań dotyczących otrzymania dużych kryształów Bi2Se3 (L ~ 140 mm) typu n o obniżonej koncentracji nośników prądu. Materiał taki jest niezbędny do otrzymania kryształów Bi2Se3 domieszkowanych Ca na typ p, dla których możliwe są obserwacje elektronów z topologicznej, metalicznej powierzchni. Kryształy wzrastały zmodyfikowaną metoda Bridgmana. Własności fizyczne otrzymanych kryształów oceniano przy zastosowaniu następujących metod: parametry elektryczne przez pomiar rezystywności i efektu Halla w temperaturze pokojowej i w funkcji temperatury w zakresie (10 – 320 )K, pomiar składu atomowego metodą EDX, składu chemicznego metodą XRD, jakość struktury oceniano przez obserwację w mikroskopie optycznym, skaningowym i AFM. Otrzymano kryształy typu n o koncentracji nośników w zakresie 2 x 1019 cm-3 – 3 x 1017 cm-3. W obszarach o koncentracji n < 5 x 1018 cm-3 obserwuje się wytrącenia Se. Duże zagęszczenie wydzieleń obserwuje się w końcowej części hodowanych kryształów powyżej 0,9 ich długości. Na próbkach o koncentracji nośników ~ 3 x 1017 cm-3 w pomiarach rezystywności w funkcji temperatury w obszarze T < 30 K obserwuje się wzrost rezystywności ze spadkiem temperatury, wskazujący na półprzewodnikowe własności tego materiału.

EN

In this paper the results of the investigation into growth of n – type Bi2Se3 crystals with decreased carrier concentration are presented. Such a material is used for obtaining Ca – doped p – type Bi2Se3, in the case of which the observation of electrons from the metallic topological surface is possible. Crystals were grown by the Vertical Bridgman method (VB). For the evaluation of their physical properties the following methods were applied: resistivity and Hall effect measurements at room temperature and as a function of temperature in the (10 – 320) K range, EDX (atomic composition of compounds), XRD (chemical composition), Nomarski microscopy, scanning microscopy and AFM. Crystals with n – type conductivity and carrier concentration in the range between 2 x 1019 cm-3 and 3 x 1017 cm-3 were grown. In the material with carrier concentration n < 5 x 1018 cm-3 the precipitates of metallic Se were observed. A high concentration of Se inclusions as detecteded in the tail part of the crystals, above 0.9 of their length, when the Se excess in the melt was significantly raised. For the samples with carrier concentration n ~ 3 x 1017 cm-3, an increase in resistivity when decreasing the temperature was observed, which indicates semiconducting properties of the material.

3

Monokryształy SI GaAs o orientacji [310] jako materiał na podłoża do osadzania warstw epitaksjalnych

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

Materiały Elektroniczne

|

2013

|

T. 41, nr 2

18--25

PL

Celem pracy było dowiedzenie warunków otrzymywania półizolacyjnych monokryształów arsenku galu (SI-GaAs) o orientacji [310] i średnicy 2” i 3”. Synteza i monokrystalizacja przebiegała pod wysokim ciśnieniem metodą LEC (Liquid Encapsulated Czochralski). Dobrano warunki termiczne i technologiczne pozwalające otrzymywać monokryształy o średnicy 2” i 3” i ciężarze odpowiednio 2000 g i 3000 g. Monokryształy posiadały wysokie parametry elektryczne (ρ, μ) - typowe dla monokryształów półizolacyjnych o wysokim stopniu czystości. Gęstość dyslokacji kryształów [310] była o (0,5 - 1,5) rzędu niższa w porównaniu z kryształami o orientacji [100]. Warstwy epitaksjalne osadzone na podłożach o orientacji [310] wykazały lepszą morfologię powierzchni w porównaniu z osadzonymi na podłożu [100].

EN

The subject matter of this research work included the synthesis and growth conditions of [310]-oriented SI GaAs (semi-insulating gallium arsenide) crystals 2” or 3” in diameter. High pressure processes were applied for the synthesis and growth of LEC crystals. Thermal conditions and process parameters were determined to obtain single crystals 2” and 3” in dia, 2000 g and 3000 g in weight, respectively. They had high electrical parameters (ρ, μ), characteristic of semi-insulating high purity GaAs. Dislocation density (EPD) of [310]-oriented crystals was (0.5 - 1.5) orders of magnitude lower than in the case of the [100]-orientation. Epitaxial layers grown on [310]-oriented substrates exhibited better surface morphology than those deposited on [100]-oriented substrates.

4

Zintegrowany proces otrzymywania monokryształów SI GaAs metodą Czochralskiego z hermetyzacją cieczową

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

Materiały Elektroniczne

|

2012

|

T. 40, nr 3

38-47

PL

Standardowa technologia otrzymywania półizolujących monokryształów SI GaAs składa się z 3 etapów tzn. syntezy, monokrystalizacji i obróbki termicznej, która jest niezbędna dla uzyskania rezystywności ρ ≥ 107 Ohmcm i ruchliwości nośników ładunku μ ≥ 5000 cm2/Vs. Synteza i monokrystalizacja są wykonywane w ramach jednego procesu w wysokociśnieniowym urządzeniu Czochralskiego. Standardowa obróbka termiczna jest procesem osobnym polegającym na wygrzewaniu kryształów w zamkniętych ampułach kwarcowych w atmosferze par As. Proces ten jest pracochłonny, wymaga dodatkowych urządzeń oraz zwiększa koszty. Przedmiotem pracy było uproszczenie technologii wytwarzania monokryształów SI GaAs przez obróbkę cieplną zintegrowaną z procesami syntezy i monokrystalizacji. Przeprowadzono zintegrowane procesy monokrystalizacji i wygrzewania otrzymując monokryształy o średnicach 2" i 3" i ciężarze ~ 3 kg. Własności takich kryształów porównano z monokryształami wytwarzanymi w procesach standardowych. Wykazano, że właściwości fizyczne takie jak: rezystywność, ruchliwość i gęstość dyslokacji nie zależą od sposobu prowadzenia procesu (standardowy, zintegrowany) lecz są tylko funkcją temperatury wygrzewania. Proces zintegrowany upraszcza technologię wytwarzania, a jednocześnie obniża poziom stresów termicznych eliminując pękanie kryształów.

EN

A standard technological process of manufacturing SI GaAs single crystals consists of 3 steps, namely synthesis, crystal growth and thermal annealing, which are necessary to reach high resistivity (ρ ≥ 107 Ohmcm) and high carrier mobility (μ ≥ 5000 cm2/Vs). Usually both synthesis and crystal growth are realized in one process in a high pressure Czochralski puller. The thermal annealing process is carried out in a sealed quartz ampoule under arsenic (As) vapor pressure. This increases the costs of the process due to a need for the equipment and, in addition, is time consuming. The subject matter of this work was the improvement of the SI GaAs technology by integrating the thermal annealing step with synthesis and crystal growth. The integrated manufacturing processes of SI GaAs crystals with 2" and 3" in diameter and ~ 3000 g in weight were performed. Their physical properties were compared with these of the crystals obtained in a standard process. Preliminary results of this work indicate that it is possible to improve the SI GaAs technology and decrease the manufacturing costs. They also prove that thermal stress in the crystals can be decreased, as a result of which cracks will not appear during the mechanical treatment (cutting, lapping).

5

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.

6

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.

7

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.

8

Określanie koncentracji węgla w monokryształach GaP na podstawie widm absorpcyjnych w podczerwieni

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

Materiały Elektroniczne

|

2007

|

T. 35, nr 2

24-35

PL

W oparciu o pomiar absorpcji na lokalnych modach drgających (LVM) opracowano warunki pomiaru i krzywą kalibracji pozwalającą na określenie koncentracji węgla w niedomieszkowanych monokryształach GaP. Granice detekcji w temperaturach 12 K i 300 K wynoszą odpowiednio 1 x 10[indeks górny]15 cm-³ i 1 x 10[indeks górny]16 cm-³. Badania metodą Glow Discherge Mess Spectroscopy (GDMS) wskazują, że granicą detekcji dla tej metody jest Nc ≥ l x 10[indeks górny]17 cm-³. Pomiary hallowskie w funkcji temperatury wskazują, że węgiel jest głównym akceptorem w niedomieszkowanych monokryształach GaP.

EN

Method of carbon concentration assessment in GaP crystals was v It is based on absorption measurement on local vibration modes (LVM) method calibration curve and measurement conditions were found. Detection limit at 12 K and 300 K are 1 x 10[sup]15 cm³ i 1 x 10[sup]l6cm-³ respectively. GDMS dons indicate that limit detection is Nc ≥ 1 x 10[sup]17cm-³ for this method, surements versus reciprocal temperature confirm that carbon is a main undoped GaP monocrystals.