Transcript презентацию

Исследование дислокационной структуры в темплейтах
оптоэлектронных устройств на основе GaN методом
профильного анализа рентгенодифракционных максимумов
Методика контроля кристаллической структуры
темплейтов оптоэлектронных устройств,
основанная на анализе
рентгенодифракционных максимумов,
позволяющая определять плотность
дислокаций в буферных слоях GaN
Верховцева Елена Валерьевна
Санкт-Петербургский Государственный Политехнический Университет
GaN темплейты для
оптоэлектронных устройств
2
Сине-зелёные
светодиоды (LED)
Особенность
кристаллической
структуры –
наличие дефектов
различного типа
Солнечно-слепые
фотокатоды
Мощные транзисторы
ρ ~ 108 –1010 см-2
~ 4μm
GaN
Схема типичной структуры LED
Спектры фотолюминесценции светодиодных структур
Визуализация дислокаций и
определение их плотностей
3
ПЭМ изображение темплейта GaN
АСМ изображение поверхности
темплейта GaN
РД карта обратного пространства с
преобладающим содержанием
дислокаций краевого типа
Традиционные методы определения плотности дислокаций:
• Просвечивающая электронная микроскопия (ПЭМ): ρПЭМ ~ 109 –1010см-2.
Локальный, разрушающий метод, необходимость в специальной подготовке образцов;
•Aтомно-силовая микроскопия (АСМ): ρАСМ ~ 109 –1010см-2.
Локальный метод, информация только о поверхности;
• Рентгенодифракционный метод (РД) : ρРД~109см-2.
Неразрушающий метод, полная информация о кристаллической структуре.
Рентгенодифракционный метод
определения плотности дислокаций
4
20.4
20.3
intensity
20.2
20.1
11.4
11.2
10.5
10.4
10.3
10.2
10.1
00.4
00.2
-2
РД карта обратного пространства с преобладающим
содержанием дислокаций винтового типа
-1
• для любого типа темплейта
• на любой стадии технологического
процесса
1
2
Кривые качания для различных отражений
№
ρРД
ρПЭМ
ρАСМ
Суть методики - анализ профилей
(108см-2) (108см-2) (108см-2)
дифракционных максимумов с
учетом корреляционных
соотношений между дислокациями. 1
15±2
6-10
2
2
3
4
0
(deg.)
17±3
26±6
58±8
20-40
50-70
20-40
2
6
20
Соотношение
дислокаций, %
краевые
54.2
95.7
79.9
88.2
смеш.
45.8
4.3
20.1
11.8
Тип
структур
Светодиод
Светодиод
Транзистор
Фотокатод
Преимущества предлагаемой
методики
5
Наименование единицы оборудования
Высокоразрешающий рентгеновский дифрактометр с
вращающимся анодом
Просвечивающий электронный микроскоп высокого разрешения
JEM 2100F
Линия подготовки образцов для ПЭМ исследований
Атомно-силовой микроскоп Dimension 3100
•
•
•
•
Автоматизированная экспресс-методика
Неразрушающая
Статистически достоверная
Детализирующая структурные
параметры
Стоимость
Среднее время
работы на
исследований,
оборудовании,
час
руб. в час
6200
5100
Итого,
руб.
3
19000
4+4
27000
1
3000
1700
3000
Уровень разработки и продукт
6
• Проведено сравнение
плотности дислокаций
традиционных
методик
определения
• Показаны применимость и преимущества предлагаемой методики
•Результаты были апробированы на международных конференциях
и школах (The 11th Biennial Conference on High Resolution X-Ray
Diffraction and Imaging, September 15-20, 2012, St. Petersburg; XLI
неделя науки СПбГПУ, С-Пб 2012; Зимняя школа по физике
полупроводников 2013, Зеленогорск, 1-4 марта).
Методика контроля и программа расчета плотности дислокаций буферных слоях
GaN для получения оптоэлектронных устройств с заданными параметрами
Аттестованная методика, патент на программу
Потенциальный рынок
7
Весь рынок оптоэлектронных
устройств
Диагностика устройств
1-2%
20%
Предполагаемая доля на рынке
8
Спасибо за внимание