Wyniki 1-10 spośród 12 dla zapytania: authorDesc:"BEATA ŚCIANA"

MOVPE - present state, future challenges, application in optoelectronic structures

Czytaj za darmo! »

Metal organic vapour phase epitaxy (MOVPE) has begun in the 19th century when the possibility of vapour transport of metals using organic compounds was demonstrated by Edward Frankland and Ludwig Mond [1]. In the 1960's and 1970's a lot of papers showed that MOVPE in open tube was applicable to the deposition of a wide spectrum of AIIIBV semiconductor compounds such as: GaAs, GaA[...]

Tutorial on epitaxy of semiconductor materials


  Since the first transistor was realized in 1947 by John Bardeen, Walter Brattain and William Schokley at Bell Laboratories constructions of the electronic devices have become more and more complicated. The technology of the electronic devices was continuously developed in order to satisfy the needs of new device constructions. Finally, the semiconductor technology had to meet the requirements of optoelectronic and photonic devices. The technology of the photonic devices demands employment of very pure high-grade source materials and advanced high-quality production systems with the purpose of providing nearly perfect structure of the grown materials used for device structure fabrication. Solid materials are often classified by the way the atoms are arranged within the solid. Amorphous materials are the materials, where atoms are placed at random. Materials in which atoms are placed in a highly ordered structure are called crystalline. Polycrystalline materials are materials with a high degree of shortrange order and no long-range order. Nowadays, all of this material types can be grown on different substrates by using different methods of growth. However, in case of some applications the technology of crystalline and amorphous structures can be combined as well. Nevertheless the primary interest of this article are crystalline semiconductors where atoms are placed in a highly ordered structure. Among the others, the technology of the crystalline semiconductor structures is the most demanding in many respects. To obtain the high quality semiconductor devices the growth of the structures has to be performed in specific, highly controlled conditions including ultra-high vacuum surroundings. Atomic structure of crystals For production of common electronic and optoelectronic devices typical semiconductor materials or compounds are used, mostly silicon, germanium, gallium nitride, gallium arsenide or indium phospide. There are man[...]

Analiza temperaturowych charakterystyk I-V testowych ogniw słonecznych na bazie związków złożonych (In,Ga)(As,N) DOI:10.15199/13.2016.7.1


  Analiza temperaturowych charakterystyk prądowo-napięciowych ogniw słonecznych pozwala na określenie zmian w wartościach podstawowych parametrów ogniwa: gęstości prądów nasycenia j0 i zwarciowego jsc, napięcia rozwarcia Voc, współczynnika wypełnienia FF oraz sprawności konwersji η. Ponadto prezentowane wyniki umożliwiają porównanie charakterystyk ogniwa pracującego przy oświetleniu widmem AM 1.5 oraz 20-krotnie skoncentrowanym promieniowaniem słonecznym. Słowa kluczowe: InGaAsN, ogniwo słoneczne, pomiary I-V-T.W otaczającym nas świecie wszystko zależy od zmian temperatury, nie inaczej jest z przyrządami półprzewodnikowymi. Temperatura ma ogromny wpływ na podstawowe właściwości półprzewodników takie jak przewodność czy przerwa energetyczna. Zmiany tej ostatniej określa tzw. zależność Varshni’ego wyrażona równaniem [1, 2]: (1) gdzie Eg(0) to wartość przerwy energetycznej w temperaturze zera bezwzględnego, α oraz β to stałe charakterystyczne dla danego półprzewodnika, a T to temperatura. W następstwie zmian temperatury rośnie koncentracja nośników samoistnych (ni) w półprzewodniku, spowodowane jest to jonizacją atomów domieszki oraz termiczną generacją nośników z pasma walencyjnego. Następstwem wzrostu koncentracji samoistnej jest wzrost gęstości prądu nasycenia j0, wyrażony zależnością [1, 2]: (2) gdzie q to ładunek elementarny, Dn, Dp, Ln, Lp odpowiednio st[...]

Parametry detektorów MSM wykorzystujących heterostruktury GaAsN/GaAs i MQW InGaAsN/GaAs


  W ostatnich latach zaobserwowano znaczne zainteresowanie rozrzedzonymi azotkami (GaAsN), zarówno z powodu ich właściwości fizycznych, jak i możliwością wykorzystania badanych warstw ze względu na zakres pracy związany z szerokością przerwy energetycznej o wartości ok. 1 eV przy jednoczesnym dopasowaniu do sieci GaAs. Nawet niewielka ilość atomów azotu w sieci krystalograficznej GaAs powoduje zmniejszenie przerwy energetycznej o około 150 meV na 1% azotu dodawanego do związku GaAs. Jednocześnie dodanie atomów azotu zmienia stałą sieci krystalograficznej. Pojawiają się artykuły opisujące technologię i parametry różnego rodzaju przyrządów optoelektronicznych wykorzystujących struktury epitaksjalne rozcieńczonych azotków na przykład lasery [1], heterofototranzystory [2], rozmaite typy fotodetektorów [3, 4] i ogniwa słoneczne [5]. W tej pracy badany jest wpływ parametrów materiałowych na fotoodpowiedź detektorów MSM. Podstawowym problemem związanym z jakością fotodetektorów MSM jest powiązanie jego parametrów z wysokością bariery Schottky’ego kontaktów. W sytuacji, gdy bariera Schottky’ego jest niska, wzrasta prąd ciemny, co znacząco zmniejsza czułość fotodetektora. W pracy badano wartość prądu ciemnego i oceniano, czy jest ona dostatecznie niska, aby fotoodpowiedź MSM na warstwach GaAsN/GaAs i wielostudniach kwantowych (MQW) InGaAsN/GaAs była znacząco wyższa dla fal powyżej krawędzi absorbcji dla warstw GaAs czyli 870 nm. Technologia fotodetektorów MSM Badane fotodetektory MSM wykonane zostały na heterostrukturach rozcieńczonych azotków typu GaAsN oraz MQW InGaAsN/ GaAs wytworzonych w technologii MOCVD. Epitaksja MOCVD Heterostruktury wytworzono na półizolacyjnych podłożach Ga[...]

AP-MOVPE technology of AIIIBV-N heterostructures for photovoltaic applications


  Properties of dilute nitrides material system like large discontinuity of a conduction band (due to high electronegativity of nitrogen) [1], large band gap bowing coefficient [2], increased electron effective mass [3], large scattering rate (connected with a small radius of nitrogen atom in comparison with the others V group atoms) [4] provide a way to novel applications: telecommunications lasers [1], heterojunction bipolar transistors [5] and very efficient solar cells [6]. InGaAsN is a very promising, lattice matched to GaAs and In0.5Ga0.5P material with band gap about 1 eV. The control of indium and nitrogen amounts in the InGaAsN quaternary alloy offers the ability to tailor the value of band gap and positions of valence and conduction band edges. Main advantage of dilute nitrides is a large reduction of band gap caused by nitrogen introduction (about ~150 meV/% of N). The technology of GaAs is better developed and still much cheaper than indium phosphide and allow to fabricate much better Bragg reflectors (based on the high refractive index contrast GaAs/AlAs heterostructure) for laser applications. Moreover, this material system guarantees a good temperature performance of light emitters and a high internal quantum efficiency of solar cells. On the other hand, growth of InGaAsN quaternary alloy causes some technological problems. The [...]

Zastosowanie InGaAsN w konstrukcji ogniwa słonecznego p-i-n


  Krzemowe ogniwa słoneczne charakteryzują się sprawnością konwersji sięgajacą 25% [1], jednakże nie są one w stanie zaabsorbować promieniowania z zakresu bliskiej podczerwieni. Zastosowanie ogniw wielozłączowych, na bazie związków półprzewodnikowych AIIIBV pozwala na lepsze dopasowanie odpowiedzi ogniwa do spektrum promieniowania słonecznego. Ich potencjalne zastosowanie to systemy koncentratorowe oraz układy zasilania satelitów w przestrzeni kosmicznej [2]. Szeregowe połączenie kilku podogniw absorbujących fotony o różnych energiach, pozwala na uzyskanie prądu oraz napięcia określonych zależnościami (1-2): (1) (2) Wykorzystując półprzewodniki o precyzyjnie dobranych wartościach przerwy zabronionej można wytworzyć ogniwo wielozłączowe (np. GaInP/GaAs) o wyższej efektywności, jednak w dalszym ciągu fotony o energii zbliżonej do 1 eV nie są pochłaniane. Wprowadzenie kolejnego podogniwa na bazie poczwórnego stopu półprzewodnikowego InGaAsN, pozwala na wykorzystywanie promieniowania z w/w zakresu spektralnego, co powoduje dalszy wzrost konwersji fotowoltaicznej, sięgający nawet 43,5%, przy koncentracji światła 418 x [1]. Technologia i pomiary struktur testowych W trakcie prowadzonych prac badawczych zoptymalizowany został proces krystalizacji struktury MQW (ang. Multi Quantum Well), zawierający układ potrójnych studni kwantowych InGaAsN/ GaAs, metodą AP-MOVPE (ang. Atmospheric Pressure Metal Oganic Vapour Phase Epitaxy). Najlepsze parametry strukturalne i optyczne uzyskano dla próbki NI 46 osadzanej w tem[...]

Technologia LP-MOVPE heterostruktur InGaAs/InP do konstrukcji kwantowych laserów kaskadowych DOI:10.15199/ELE-2014-189


  Kwantowe lasery kaskadowe (Quantum Cascade Lasers, QCL) stanowią najmłodszą rodzinę półprzewodnikowych źródeł promieniowania koherentnego. Klasyczne lasery, w których emisja wymuszona następuje na skutek rekombinacji międzypasmowej, należą do przyrządów bipolarnych. O energii generowanego promieniowania, a co za tym idzie - o długości fali, decyduje praktycznie wyłącznie przerwa energetyczna, a więc materiał z jakiego zbudowany jest laser. Często stwarza to konieczność opracowywania nowej technologii, obejmującej nowe materiały, aby wytworzyć laser emitujący promieniowanie o konkretnej długości fali. Odmienną zasadą działania odznaczają się kwantowe lasery kaskadowe. Jako przyrządy unipolarne bazują na wewnątrzpasmowych przejściach promienistych. Układ materiałowy, wykorzystany do konstrukcji QCL, determinuje jedynie szeroki przedział możliwych częstotliwości emitowanego promieniowania - wyjściowa długość fali ustalana jest przez odpowiedni dobór grubości warstw obszaru aktywnego lasera. Dwa główne układy materiałowe stosowane w konstrukcji lasera kaskadowego to: bazujący na GaAs (długości fal 8[...]

Rola, wymagania i technologia złącza tunelowego dla wielozłączowego ogniwa słonecznego


  Pierwsze doniesienia na temat złącza tunelowego pochodzą z 1956 roku, kiedy to pracujący w Shockley Semiconductor Laboratory, Robert Noyce zaproponował koncepcję i dokładnie opisał działanie złącza tunelowego. Jednakże prace te nie zostały opublikowane, a sam Noyce został zniechęcony przez Shockley’a do ich kontynuowania [1]. Podobne badania prowadził w firmie Tokyo Tsushin Kogoyo (dzisiejsze SON Y) Leo Esaki. W 1957 roku opublikował on swoje wyniki dotyczące złącza tunelowego wykonanego z germanu [2], a w 1958 roku na konferencji w Brukseli w sesji prowadzonej przez Shockley’a przedstawił swoje osiągnięcia. Wyniki jego badań zostały uhonorowane w 1973 roku nagrodą Nobla z fizyki za odkrycie zjawiska tunelowania elektronów. Złącze tunelowe - funkcja oraz wymagania konstrukcyjne Złącze tunelowe to silnie domieszkowane złącze p-n, charakteryzujące się występowaniem na charakterystyce prądowo-napięciowej odcinka o ujemnej rezystancji dynamicznej (obszar zaznaczony prostokątem na rys. 1 [3]). W takim złączu na skutek wzajemnego przekrywania się pasma przewodnictwa i walencyjnego może dojść do kwantowego efektu tunelowania elektronów przez barierę potencjału. W fotowoltaice złącze tunelowe znalazło zastosowanie w konstrukcjach wielozłączowych ogniw słonecznych, jako element umożliwiający szeregowe połączenie elektryczne pomiędzy sąsiednimi podogniwami.Dzięki zastosowaniu silnie domieszkowanych obszarów p++ oraz n++ zmniejszamy rezystancję zaporowo spolaryzowanego ("pasożytniczego") złącza p-n pomiędzy sąsiednimi podogniwami, co pokazano na rys. 2 [4]. Efekt tunelowania w złączu p-n jest możliwy, przy spełnien[...]

Epitaksja LP-MOVPE wysokorezystywnych warstw InP kompensowanych żelazem do zastosowania w kwantowych laserach kaskadowych DOI:10.15199/13.2016.9.4


  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 CP2Fe. Przeprowadzono diagnostykę otrzymanych struktur za pomocą takich technik jak HRXRD, AFM czy pomiary elektryczne I-V. Słowa kluczowe: LP-MOVPE, InP:Fe, kwantowe lasery kaskadowe, półprzewodniki wysokorezystywne.Ponad dwadzieścia lat po odkryciu, kwantowe lasery kaskadowe wciąż umacniają swoją pozycję w dziedzinie podczerwonej optoelektroniki [1]. Znajdują zastosowanie w spektroskopii fotoakustycznej, diagnostyce medycznej czy detekcji śladowych ilości niebezpiecznych gazów. Mogą znaleźć również wiele innych zastosowań dzięki takim cechom jak wysoka moc optyczna przy wąskim widmie emisji, możliwość strojenia długości fali w szerokim zakresie czy możliwość zaprojektowania laserów o różnych parametrach energetycznych wykorzystując jeden układ materiałowy. 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. W wypadku laserów opartych na fosforkowo indowym układzie materiałowym, jednym z najefektywniejszych rozwiązań jest osadzenie wysokorezystywnych warst[...]

Wykorzystanie zaawansowanych trybów mikroskopii sił atomowych w badaniach struktur i przyrządów półprzewodnikowych


  Zmniejszanie wymiarów charakterystycznych obszarów aktywnych przyrządów półprzewodnikowych oraz wykorzystywanie nowych materiałów są głównymi kierunkami rozwoju współczesnej elektroniki. Prowadzi to do zwiększenia częstotliwości pracy urządzeń oraz skali integracji, zmniejszenia wartości napięć zasilających oraz zużywanej energii, umożliwia powstawanie urządzeń których zasady działania są oparte na efektach kwantowych oraz pozwala zwiększyć czułość i czas reakcji elementów czujnikowych. W związku z tym opracowanie technologii wytwarzania nowoczesnych przyrządów półprzewodnikowych wymaga zastosowania w fazie badań metod charakteryzacji umożliwiających pomiar właściwości materiałów z rozdzielczością nanometrową. Jednymi z technik możliwych do zastosowania w tym celu są metody będące rozwinięciem klasycznej mikroskopi sił atomowych, w których badanie oddziaływań różnego typu między końcówką ostrza miktoskopu, a powierzchną próbki pozwala na określenie jej właściwości z rozdzielczością nanometrową. W niniejszym tekście zostaną przedstawione wyniki badań prowadzonych metodami SSPM, SSRM oraz obrazowania fazowego. Charakteryzacja właściwości struktur i przyrządów metodami mikroskopi AFM Skaningowa mikroskopia potencjału powierzchniowego Skaningowa mikroskopia potencjału powierzchniowego jest techniką mikroskopii sił atomowych, pozwalającą na zbadanie elektrostatycznego potencjału występującego na powierzchni materiału. W technice tej dokonuje się pomiaru potencjału powierzchni próbki, przez zmianę napięcia przyłożonego do przewodzącego ostrza tak, aby jego potencjał był taki sam jak potencjał materiału, co pozwala na minimalizacje siły elektrostatycznej oddziałującą między ostrze[...]

 Strona 1  Następna strona »