W artykule przedstawiono technologię wytwarzania terahercowych laserów kaskadowych z warstwami metalicznymi pełniącymi rolę płaszczy falowodów. Obszar aktywny tych laserów składa się z 228 powtórzeń modułu zbudowanego ze sprzężonych studni potencjału Al0,15Ga0,85As/GaAs. W pracy przedstawiono pełny cykl technologiczny wytwarzania lasera terahercowego, obejmujący osadzanie warstw metalicznych, łączenie obszarów aktywnych laserów z podłożem zastępczym, usuwanie podłoża i warstwy stopującej (warstwy AlAs zatrzymującej trawienie podłoża GaAs, pełniącej funkcję technologiczną podczas usuwania podłoża) i następnie formowanie falowodu grzbietowego. Według tego schematu technologicznego wykonano trzy serie laserów, w których zastosowano różne płaszcze metaliczne (5 nm Ti/ 300 nm Au; 5 nm Ti/ 300 nm Cu; 5 nm Ti/ 300 nm Ag). Uzyskane lasery charakteryzowały się gęstościami prądu progowego na poziomie Jth ~ 1,2 kA/cm2 oraz maksymalną temperaturą pracy Tmax=140 K.
EN
In the paper, the fabrication of terahertz quantum cascade lasers equipped with metallic layers playing the role of waveguide claddings is presented. Its operation is based on 3-quantum-well (3QW) modules, where the GaAs QWs are separated by Al0.15Ga0.85As barriers. The laser's active region is built by stacking the 228 modules. The scheme of processing of THz QCLs with metal – metal waveguides is shown, covering metal layer deposition, wafer bonding, removing of the substrate with etch stop layer (an AlAs layer used for terminating of the GaAs substrate etching, so playing the technological role during the substrate removal process). The fabrication of ridge structure is also presented. According to this scheme three series of the lasers were fabricated. The lasers with 5 nm Ti/ 300 nm Au, 5 nm Ti/ 300 nm Cu, 5 nm Ti/ 300 nm Ag as waveguide layers were made. The fabricated lasers have threshold current densities Jth ~ 1.2 kA/cm2 and the maximum operating temperature was Tmax = 140K.
W ramach artykułu zaprezentowaliśmy wyniki prac dotyczących kontroli struktury, morfologii, własności transportowych i optycznych cienkich warstw tlenku cynku (ZnO) wytwarzanych na drodze magnetronowego rozpylania katodowego. Wykorzystując zaawansowany reaktor rozpylania katodowego umożliwiający kontrolę parametrów procesu osadzania takich, jak temperatura podłoża, przepływ gazów, ciśnienie gazów, moc podawana na katody pokazujemy jaką rolę odgrywają poszczególne parametry w kontroli własności wytwarzanego materiału. Prezentujemy zarówno badania z zakresu podstawowego dotyczące domieszkowania monokrystalicznych cienkich warstw ZnO przy pomocy akceptorów Ag, jak i badania stosowane dotyczące inżynierii przerwy energetycznej w celu opracowania przezroczystych elektrod dla diod elektroluminescencyjnych UV czy prace nad wzrostem nanoporowatego ZnO dla zastosowań w czujnikach gazowych, biochemicznych oraz urządzeniach do magazynowania energii.
EN
In this work we present the results of studies on the control of structure, morphology, transport and optical properties of zinc oxide (ZnO) thin films fabricated by means of magnetron sputtering. using a state-of-the-art sputtering reactor enabling the control of such process parameters as: substrate temperature, gas flow, gas pressure and cathode power, we show the role of each parameter in controlling the properties of the deposited material. We present both basic research on doping monocrystalline ZnO films with Ag acceptors as well as applied research on band gap engineering for the development of transparent electrodes for UV LEDs or on the growth of nanoporous ZnO for applications in gas and biochemical sensors and energy storage devices.
The paper presents the results of investigations of zinc oxide (ZnO) layers as a potential sensing material, being affected by certain selected gaseous environments. The investigations concerned the optical transmission through thin ZnO layers in wide spectral ranges from ultraviolet to the near infrared. The effect of the gaseous environment on the optical properties of zinc oxide layers with a thickness of ~ 400 nm was analyzed applying various technologies of ZnO manufacturing. Three kinds of ZnO layers were exposed to the effect of the gaseous environment, viz.: layers with relatively slight roughness (RMS several nm), layers with a considerable surface roughness (RMS some score of nm) and layers characterized by porous ZnO structures. The investigations concerned spectral changes in the transmission properties of the ZnO layers due to the effect of such gases as: ammonia (NH3), hydrogen (H2), and nitrogen dioxide (NO2) in the atmosphere of synthetic air. The obtained results indicated the possibility of applying porous ZnO layered structures in optical gas sensors.
The paper presents the results of investigations concerning the application of zinc oxide - a wideband gap semiconductor in optical planar waveguide structures. ZnO is a promising semiconducting material thanks to its attractive optical properties. The investigations were focused on the determination of the technology of depositions and the annealing of ZnO layers concerning their optical properties. Special attention was paid to the determination of characteristics of the refractive index of ZnO layers and their coefficients of spectral transmission within the UV-VIS-NIR range. Besides that, also the mode characteristics and the attenuation coefficients of light in the obtained waveguide structures have been investigated. In the case of planar waveguides, in which the ZnO layers have not been annealed after their deposition, the values of the attenuation coefficient of light modes amount to a ≈ 30 dB/cm. The ZnO layers deposited on the heated substrate and annealed by rapid thermal annealing in an N2 and O2 atmosphere, are characterized by much lower values of the attenuation coefficients: a ≈ 3 dB/cm (TE0 and TM0 modes). The ZnO optical waveguides obtained according to our technology are characterized by the lowest values of the attenuation coefficients a encountered in world literature concerning the problem of optical waveguides based on ZnO. Studies have shown that ZnO layers elaborated by us can be used in integrated optic systems, waveguides, optical modulators and light sources.
W artykule opisano możliwości kontroli mikrostruktury i funkcjonalności cienkich warstw ZnO jakie wynikają z zastosowania do ich wytwarzania najnowszej generacji rozwiązań dla magnetronowego rozpylania katodowego. Omówiony został wpływ ciśnienia całkowitego mieszaniny gazów roboczych, stosunku przepływu tlenu do argonu w mieszaninie oraz temperatury podłoża podczas wzrostu warstw na ich mikrostrukturę. Przedyskutowana została także kwestia wprowadzania buforów czy warstw nukleacyjnych podczas wzrostu materiału. Zaprezentowano cienkie warstwy o konwencjonalnej kolumnowej mikrostrukturze jak również o mikrostrukturze monokrystalicznej pozbawionej kolumn oraz jedyne na świecie warstwy o strukturze nanoporowatej wytworzone na drodze magnetronowego rozpylania katodowego wraz z ich zastosowaniami.
EN
This communication covers the possibilities of microstructure and functionality control of thin ZnO films fabricated using the latest solutions for magnetron sputtering. The influence of the total working gas pressure, oxygen to argon gas flow ratio and the substrate temperature during growth on the film microstructure is discussed. The introduction of buffers and nucleation layers is also included. Thin films with conventional columnar mictrostructure are presented as well as monocrystalline films without columns and globally unique nanoporous ZnO films fabricated using magnetron sputtering. The applications of the films are also described.
6
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
This paper presents the results of investigations concerning input-output systems of an electromagnetic wave in the visible and near visible spectrum for their application in structures of integrated optics. The input-output structures used in described planar optical waveguides are in a form of prism and grating couplers. The first part of the paper contains numerical analysis of grating couplers aiming at an optimization of their geometrical parameters, strictly – the depth of the grooves in the grating coupler. The second part presents the practical realization, as well as experimental tests of the planar optical waveguide with the hybrid input-output system. As the input system of the electromagnetic wave, a prism coupler was used, and in the case of the output system – a photonic structure with grating coupler was applied. The investigated planar wave guides with the input-output structures were made of a wide energy band gap semiconductor – zinc oxide (ZnO).
W artykule przedstawiono rezultaty badań hybrydowych układów wejścia wyjścia dla fali elektromagnetycznej z zakresu widzialnego i około widzialnego w strukturach optyki zintegrowanej. Przedstawione w publikacji hybrydowe układy wejścia-wyjścia dla falowodu planarnego wykorzystują sprzęgacz pryzmatyczny (układ wejścia), struktury fotoniczne ze sprzęgaczami siatkowymi (układ wyjścia). Ponadto w artykule zostały przedstawione rezultaty badań struktur sensorowych czułych na wybrane środowisko gazowe (amoniak oraz wodór). W pierwszej części publikacji zostały przedstawione badania numeryczne oraz eksperymentalne hybrydowych układów wejścia-wyjścia dla fali elektromagnetycznej w układach optyki zintegrowanej. W drugiej części publikacji przedstawiono rezultaty badań eksperymentalnych struktur sensorowych czułych na wybrane środowisko gazowe. Badane struktury falowodów planarnych, struktury fotoniczne oraz sensorowe zostały wykonane na bazie tlenku cynku (ZnO).
EN
This article presents the results of investigations concerning hybrid input- output systems of an electromagnetic wave in the visible and near visible spectrum for their application in structures of integrated optics. The hybrid input-output structures used in described planar optical waveguides are in the form of prism coupler (input system) and photonics structures grating couplers with spatial period Λ (output system). The first part of the paper contains numerical analyses as well as experimental results of the hybrid input-output system for light in planr waveguide applications. The second part of article presents the results of research gas sensors structures under influence of selected gas such as amonia and hydrogen in synthetic air enviroments. The investigated planar wavewuides with the hybrid input-output structures as well as gas sensors structures were made of a wide energy band gap semiconductor material - zinc oxide (ZnO).
W pracy przedstawiono wyniki modelowania zjawisk elektryczno-cieplnych w diodzie elektroluminescencyjnej emitującej promieniowanie w zakresie bliskiego ultrafioletu i wykonanej na bazie azotku galu. W szczególności skupiono się na sprawdzeniu wpływu na pracę modelowanego przyrządu takich parametrów jak: szerokość kontaktów, położenie kontaktów, szerokość mesy, głębokość trawienia mesy, grubość podłoża. Otrzymane wyniki pozwoliły wybrać do dalszych prac technologicznych rozwiązania konstrukcyjne rokujące otrzymanie przyrządu o dobrych parametrach eksploatacyjnych.
EN
In the present paper presents results of modelling of thermal and electrical processes in the GaN-based electroluminescent diode emitting in the near-ultraviolet range. An influence of design parameters, such as: thickness and position of contacts, etching depth and thickness of mesa, thickness of the substrate, on the device operation has been analyzed. The obtained results enable to choose promising designs providing good operation properties of the considered device which may be a subject of further technological research.
W artykule omówiono proces technologiczny wytwarzania diody elektroluminescencyjnej Al(In)GaN/GaN o emisji promieniowania w zakresie 380…400 nm z maksimum dla 384 nm oraz dostosowanych do niej kryształów fotonicznych. Zastosowanie kryształu fotonicznego w formie współśrodkowych pierścieni o stałej sieci 3 μm i wypełnieniu 60% wytrawionych w strukturze DEL pozwoliło na ponad dwukrotny wzrost mocy promieniowania, ograniczenie stożka emisji ze 150 do 90° oraz uzyskanie pojedynczego maksimum emisji w kierunku normalnym do powierzchni diody.
EN
This communication describes the fabrication of an Al(In)GaN/GaN light emitting diode (LED) emitting in the range 380...400 um with a maximum at 384 um along with the fabrication of appropriate photonic crystals. The etching of photonic crystals with a concentric ring structure with a 3 μm lattice constant and 60% filling factor in the LED structure yielded a more than doubled radiation power, more focused radiation cone of 90 instead of the initial 150° and a single energy maximum normal to the LED surface.
10
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W niniejszej pracy przedstawiono wyniki prób opracowania technologii struktur tranzystorów cienkowarstwowych (TFT) opartych o warstwy wytwarzane metodą chemicznego osadzania z fazy lotnej wspomaganego plazmą (PECVD). Do najważniejszych zadań tej pracy należał wybór optymalnego procesu osadzania warstw dielektryka bramkowego oraz półprzewodnika amorficznego. Funkcje tych warstw pełniły, odpowiednio, warstwy tlenko-azotku krzemu (SiOxNy) oraz amorficznego krzemu (a-Si). Uzyskane wyniki charakteryzacji elektrycznej pierwszej serii wykonanych struktur testowych TFT pokazały duże możliwości opracowanej w IMiO PW technologii. Uzyskano napięcia progowe gotowych struktur tranzystorowych na poziomie UTH ~ 3 V, natomiast nachylenie charakterystyki prądowo-napięciowej w zakresie przedprogowym wyniosło SS ~ 400 mV/dec, co jest jednym z najlepszych wyników spotykanych w literaturze.
EN
In this study there are presented, the results of tries attempts of thin-film transistors (TFT) technology development based on layers fabricated by Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition (PECVD). In the course of this work the optimization of gate dielectric, as well as amorphous semiconductor layer deposition was one of the most important task. Silicon oxynitride (SiOxNy) and amorphous silicon (a-Si), respectively, were used as those layers. The first results obtained from the analysis of electrical characteristics of fabricated TFT test structures have demonstrated a great promise of the optimized at IMiO PW technology. The threshold voltage UTH~3V and subthreshold swing SS ~ 400mV/dec values were obtained, which are ones of the best results found in literature.
Przedstawiono procesy precyzyjnego trawienia cienkiej warstwy AlGaN dla technologii tranzystorów HEMT AlGaN/GaN. Trawienia cienkich warstw AlGaN prowadzono w plazmie dużej gęstości BCI₃/Ar uzyskując szybkości trawienia na poziomie 10 nm/min. Dla metalizacji Ti/Al/Ni/Au najniższą wartość rezystancji kontaktu AI₂₈Ga₇₂N/(Ti/AI/Ni/Au), wynoszące Rc= 1 Ωmm i rc = 2 • 10 ⁻⁵ Ωcm², zaobserwowano dla głębokości wytrawienia ok. 8 nm (nominalnie 15 nm od granicy 2DEG). Badania przewodnictwa elektrycznego techniką C-AFM ujawniły niejednorodności metalizacji kontaktowej w skali nanometrowej z widoczną siecią kanałów dobrego przewodnictwa elektrycznego wokół źle przewodzących ziaren.
EN
Process of recess etching of thin AlGaN films for AlGaN/GaN HEMT technology is reported. The etching was carried out using high density BCI₃/Ar plasma yielding etch rates about 10 nm/min. It is shown, that for Ti/AI/Ni/Au metallization, the minimum contact resistance of a AI₂₈Ga₇₂N/(Ti/AI/Ni/Au) contact, i.e. Rc = 1 Ωmm and rc = 2•10 ⁻⁵ Ωcm² was achieved for the etch depth of 8 nm (corresponding to a nominal distance of 15 nm from the 2DEG). C-AFM conductivity studies revealed nanometer scale inhomo-geneities in the metallization area, with an network of high conductivity channels surrounding large low-conductivity grains.
W artykule przedstawiono badania oddziaływania wybranego środowiska gazowego ze strukturami sensorowymi wykonanymi w oparciu o tlenek cynku - materiał półprzewodnikowy z szeroką przerwą energetyczną. Badania ukazują zmiany właściwości optycznych - zmiany spektralnych charakterystyk transmisyjnych warstw sensorowych tlenku cynku w wyniku odziaływania struktury ze środowiskiem gazowym - dwutlenkiem azotu (NO₂) w powietrzu syntetycznym.
EN
The paper presents the results of investigation of gas sensor structures based on zinc oxide ZnO - a semiconductor material with wide energy gap. The investigation shows the changes of optical transmission of ZnO sensing structures under influence of the atmosphere containing nitrogen dioxide.
13
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The paper presents investigations concerning the design and realization of photonic structures with grating couplers. The first part of the paper deals with basic theoretical information on photonic structures with grating couplers and their appli- cation in optoelectronics. The further part presents the results of numerical investigations on photonic structures with grating couplers and shows the influence of geometrical parameters on the effectiveness of the input and output of optic power into and out of this photonic structure. The paper also provides the results of experimental investigations on a wideband gap semiconductor, viz. zinc oxide ZnO, as well as its application in planar waveguide structures and photonic structures with grating couplers.
14
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The results of modelling of the influence of photonic crystal on the performance of VCSEL-type semiconductor laser structure are shown and indicate that the use of those structures would significantly improve the working parameters of the devices. The method of fabrication of photonic crystals in the Bragg mirrors of GaAs/AlGaAs-based VCSELs is presented.
W artykule przedstawiono wyniki badań profilu koncentracji nośników i domieszek w wielowarstwowych strukturach na bazie azotku galu. Pokazano, że pomiary charakterystyk pojemnościowo-napięciowych za pomocą sondy rtęciowej dają istotne informacje o upływnosci, grubości warstw i koncentracji nośników i mogą być z powodzeniem stosowane do testowania struktur z gazem dwuwymiarowym umożliwiając wyznaczenie koncentracji nośników i domieszek.
EN
Non-destructive method for rapid determination of carrier and dopant concentration profiles in multilayer 2DEG GaN structures is presented. Mercury probe capacitance - voltage measurements give valuable. Information on layers leakage. thickness and carrier concentration.
W artykule przedstawiono badania struktur fotonicznych ze sprzęgaczami siatkowymi. W pierwszej części artykułu przedstawiono zastosowanie powyższych struktur w układach optyki zintegrowanej jako układów wejścia-wyjścia oraz w strukturach sensorowych. W drugiej części artykułu przedstawiono badania tlenku cynku ZnO - transmitancji widmowej oraz badania wykonanej struktury fotonicznej ze sprzęgaczem siatkowym.
EN
The article presents the study of photonic structures with grating coupler. The first part presents the application of these structures in integrated optics systems as input - output system for the light and sensors structures. The second part presents the study of zinc oxide ZnO - spectral transmittance and research of photonics structures with grating coupler.
W pracy przedstawiono wyniki trawienia plazmowego ICP warstw HfO₂ wytwarzanych metodą reaktywnego rozpylania katodowego. Na podstawie badań porównawczych procesów trawienia wybrano plazmę BCI₃: F(sub)BCI3 = 30 sccm, P(sub)ICP/P(sub)RIE = 1000 W/100W, p = 10 mTorr, T = 20°C. Określono szybkość trawienia tlenku hafnu wynoszącą v∼80 nm/min, oraz seleklywność trawienia w stosunku do Si i SiC oraz selektywność trawienia HfO₂ do materiału maski tlenkowej (SiO₂) i emulsyjnej.
EN
In this paper we present the results of the ICP etching of the HfO₂ layers deposited by the reactive sputtering After the comparative tests of the process parameters, BCI₃ plasma (f(sub)BCI3 = 30sccm, P(sub)ICP/P(sub)RIE = 1000W/100W, p = 10 mTorr, T = 20 °C) has been chosen. Etching rate of ∼80nm/min has been determined. Etching selectivity HfO₂:Si and HfO₂: SiC as well as selectmty to oxide (SIO₂) and emulsion masks have been measured. No changes in the roughness of HfO₂ layers have been observed.
W artykule omówiono metodę i wyniki pomiarów kontaktów omowych prowadzone za pomocą kołowych struktur c-TLM. Obliczono teoretyczne zależności oporu właściwego rc od parametrów kontaktu i struktury pomiarowej a do weryfikacji wyników posłużono się kontaktami na bazie niklu do SiC. Struktury 4H-SiC miały postać warstw epitaksjalnych o grubości 3 µm i koncentracji nośników n = 5•10¹⁶ ÷ 10 ¹⁹ cm ⁻³ wyhodowanych na wysokooporowych podłożach (0001) 4H-SIC. Metalizacje kontaktowe Ni i Ni/Si wytwarzane były metodą magnetronowego rozpylania katodowego z targetów Ni(4N) i Si(4N) w atmosferze argonu i poddawane obróbce termicznej metodą impulsowa w przepływie argonu w temperaturze 900…1100 °C. Przeanalizowano wyniki obliczeń r(sub)c kontaktów n-SiC/Ni₂Si i n-SiC/Ni z zastosowaniem teorii c-TLM oraz jej form uproszczonych.
EN
In this study. the method and the results of the ohmic contacts measurements using the circular TLM structures are reported The theoretical dependences of the ohmic contact resistivty r(sub)c on parameters of contact and measuring structure were calculated. The nickel-based ohmic contacts to SiC were used to the verification of obtained results. The 4H-SiC epi-structures with thickness of 3 µm and the carrier concentration n = 5•10¹⁶ ÷ 10 ¹⁹ cm ⁻³ grown on high-resistivity (0001) 4H-SIC substrates were used in the experiment. Ni and Ni/Si contact metallization were deposited by magnetron sputtering using Ni(4N) and Si(4N) targets. The thermal trealments were carried out by RTA method in the Ar flow at the temperature 900...1100°C. The results of resistivity calculations obtained for n- n-SiC/Ni₂Si and n-SiC/Ni contacts using the c-TLM theory were analyzed.
19
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The paper reports on the design and fabrication of LPE-grown GaSb/n-InxGa₁-xAsySb₁-y/p-AlxGa₁-xAsySb₁-y heterojuction photodetectors operating in the 2-2.4 mm wavelength region. Experiments on LPE growth of high-x-content quaternaries as well as optimisation of device processing has been carried out. LPE growth at T » 530°C enabled obtaining lattice matched heterostructures with 19% indium in the active layer In₀.₁₉Ga₀.₈₁As₀.₁₆Sb₀.₈₄/Al₀.₂₄Ga₀.₇₆As₀.₀₄Sb₀.₉₆ and photodetectors with lc = 2.25 um. By increasing the temperature of epitaxial growth to 590°C In₀.₂₃Ga₀.₇₇As₀.₁₈Sb₀.₈₂/Al₀.₃₀Ga₀.₇₀As₀.₀₃Sb₀.₉₇ heterostructures (with 23% indium content) suitable for photodetectors with lc = 2.35 um have been obtained. Mesa-type photodiodes were fabricated by RIE in CCl₄/H₂ plasma and passivated electrochemically in (NH₄)₂S. These devices are characterised by differential resistance area product up to 400 Wcm² and the detectivity in the range the range 3´1010-2´1011 cmHz¹/²/W, in dependence on the photodiode active area and cut-off wavelength.
Quaternary compounds grown on GaSb substrates are very attractive materials for IR applications. Ga1-xJnxASySb1-y are used as active layers in emitters and detectors, for mid infrared region, whereas Ga1-xAlxASySb1-y compounds are usefull materials for low refractive index cladding layers in DH lasers and for wide gap window layer in photodetectors operating at wavelengths up to 2,4 um. Among various techniques of growing epitaxial layers of III—V semiconductors, liquid phase epitaxy (LPE) still remains interesting method due to its simplicity and satisfactory results.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.