Tenké vrstvy GaN dopované přechodnými kovy



Podobné dokumenty
Epitaxní vrstvy GaN na Al 2 O 3

Zasedání OR FCH 27. ledna 2016 zápis

Materiálový výzkum na ústavu anorganické chemie. Ondřej Jankovský

Návrh induktoru a vysokofrekven ního transformátoru

podíl permeability daného materiálu a permeability vakua (4π10-7 )

Plazmová depozice tenkých vrstev oxidu zinečnatého

V001 Dokončení a kalibrace experimentálních zařízení v laboratoři urychlovače Tandetron

Oddělení fyziky vrstev a povrchů makromolekulárních struktur

Potenciometrie. Obr.1 Schema základního uspořádání elektrochemické cely pro potenciometrická měření

HMP Regulátor odběru elektrické energie TX RX COM L N V~ 6x relé 250V/8A + -

ZEMNÍ ODPOR ZEMNIČE REZISTIVITA PŮDY

REAKTIVNÍ DIFUZE V SYSTÉMU Ni - Al. REACTIVE DIFFUSION IN Ni - Al SYSTEM. Karla Barabaszová a Monika Losertová a Jaromír Drápala a

Manuální, technická a elektrozručnost

NANOSTRUKTURY NA BÁZI UHLÍKU A POLYMERU PRO VYUŽITÍ V BIOELEKTRONICE A V MEDICÍNE

Molekulová absorpční spektrometrie (Spektrometrie ve viditelné a UV oblasti)

METODY CHARAKTERIZACE POLOVODIVÝCH TERMOELEKTRICKÝCH MATERIÁLŮ

PRINCIPY ZAŘÍZENÍ PRO FYZIKÁLNÍ TECHNOLOGIE (FSI-TPZ-A)

ZAŘÍZENÍ PRO MĚŘENÍ DÉLKY


PŘÍSTROJE ODDĚLENÍ UŽITÉ GEOFYZIKY

ODŮVODNĚNÍ VEŘEJNÉ ZAKÁZKY DLE 156 ZÁKONA 137/2006 Sb., O VEŘEJNÝCH ZAKÁZKÁCH

Dodávka vakuové komory s p íslušenstvím

KOPÍROVACÍ PROCES. Podstata kopírovacího procesu je založena na:

Jiří Oswald. Fyzikální ústav AV ČR v.v.i.

a činitel stabilizace p u

Typy interakcí. Obsah přednášky

Princip magnetického záznamuznamu

Chalkogenidové skelné luminofory pro fotoniku

Osnova: 1. Speciální diody 2. Tranzistory 3. Operační zesilovače 4. Řízené usměrňovače

Katedra obecné elektrotechniky Fakulta elektrotechniky a informatiky, VŠB - TU Ostrava 16. ZÁKLADY LOGICKÉHO ŘÍZENÍ

Protokol č. 4. Objem ležícího kmene

Sportovní kamera FULL HD, WiFi

Hydrogenovaný grafen - grafan

ELEKTRICKÝ PROUD V POLOVODIČÍCH

POKYNY VLASTNOSTI LÁTEK

Paměti RAM. Paměť RAM.

BEZKONTAKTNÍ PROUDOVÝ SENZOR DC A AC PROUDU NÍZKÝCH KMITOČTŮ S VYUŽITÍM WIEGANDOVA EFEKTU

1 Úvod. 2 Pom cky. 3 Postup a výsledky. 3.1 M ení p enosové funkce ve frekven ní oblasti

Technické podmínky a návod k použití detektoru GC20R

Úvod do laserové techniky KFE FJFI ČVUT Praha Michal Němec, Energie elektronů v atomech nabývá diskrétních hodnot energetické hladiny.

Komutace a) komutace diod b) komutace tyristor Druhy polovodi ových m Usm ova dav

3. Elektromagnetické pole Vlnové rovnice elektromagnetického pole 68

Atomová absorpční spektroskopie (AAS) spektroskopie (AAS) spektroskopie (AAS) r Wolaston pozoroval absorpční čáry ve slunečním spektru

Seriál: Management projektů 7. rámcového programu

Nanočástice ve fotovoltaice

Zvyšování kvality výuky technických oborů

Téma č obor Obráběcí práce, Zámečnické práce a údržba/strojírenská technologie. Neželezné kovy

Výukové texty. pro předmět. Automatické řízení výrobní techniky (KKS/ARVT) na téma

Úvod do moderní fyziky. lekce 9 fyzika pevných látek (vedení elektřiny v pevných látkách)

P r o d u k t o v ý k a t a l o g h l i n í k o v ý c h i n f o r m ačních v i t r í n

Vítězslav Bártl. únor 2013

Inovace profesní přípravy budoucích učitelů chemie

ACH 02 VZÁCNÉPLYNY. Katedra chemie FP TUL VZÁCNÉ PLYNY

ZÁPADOČESKÁ UNIVERZITA V PLZNI FAKULTA ELEKTROTECHNICKÁ KATEDRA TECHNOLOGIÍ A MĚŘENÍ DIPLOMOVÁ PRÁCE

ELEKTROTECHNICKÉ MATERIÁLY

ODSTRAŇOVÁNÍ CHLOROVODÍKU ZE SPALIN PŘI ENERGETICKÉM ZPRACOVÁNÍ PLASTŦ

Gymnázium Vysoké Mýto nám. Vaňorného 163, Vysoké Mýto

Projekt: Inovace oboru Mechatronik pro Zlínský kraj Registrační číslo: CZ.1.07/1.1.08/

Polovodiče typu N a P

KONTROLA HLADINY OLEJE u převodovek ALLISON řady 3000 a 4000

Kontrolní relé L1, L2, L3

ENERSOL 2014 VZDĚLÁVACÍ PROJEKT NA TÉMATA OBNOVITELNÝCH ZDROJŮ ENERGIE, ÚSPORY ENERGIÍ A SNIŽOVÁNÍ EMISÍ V DOPRAVĚ STŘEDOČESKÝ KRAJ

Amatérská videokamera jako detektor infra erveného zá ení

Metodika hodnocení strukturních změn v ocelích při tepelném zpracování

Unipolární Tranzistory

KOLEJOVÝ JEŘÁB GOTTWALD GS TR

UNIPOLÁRNÍ TRANZISTOR

Transformátory ELEKTRONIKA - VOŠ. Ing. Petr BANNERT VOŠ a SPŠ Varnsdorf

FYZIKA 2. ROČNÍK. Elektrický proud v kovech a polovodičích. Elektronová vodivost kovů. Ohmův zákon pro část elektrického obvodu

Veletrh. Obr Měřeni účinnosti ohřevu. Oldřich Lepil, Přírodovědecká fakulta UP Olomouc

Identifikace barviv pomocí Ramanovy spektrometrie

Mnohem lepšá vlastnosti mç usměrňovač dvoucestnâ

INTERAKCE IONTŮ S POVRCHY II.

INTEGRITA POVRCHU V OBLASTI TEPELNÉHO ZPRACOVÁNÍ. Antonín Kříž ZČU-Plzeň - KMM, Univerzitní 22, kriz@kmm.zcu.cz

Studium magnetických interakcí komplexních sloučenin železa s magnetickými nanočásticemi oxidů železa

Nabídka mapových a datových produktů Hydrologické charakteristiky

*MVCRX00SYFZX* MVCRX00SYFZX prvotní identifikátor

Neuronová síť. x 2 x 3. σ j. x 4. x 5. Menu: QCExpert Prediktivní metody

Zpracování průsakových vod z popílkoviště pomocí reverzní osmózy

Pavel Matějka

ÚVODEM UPOZORNIT STUDENTY, ABY PŘI MANIPULACI NEPŘETRHLI ODPOROVÝ DRÁT.

Detektor hořlavých plynů

Katedra geotechniky a podzemního stavitelství

Zvyšování kvality výuky technických oborů

Jana Rýznarová _ Diplomní projekt ateliér Ing. arch. Ivan Plicka, Ing. arch. Matyáš Sedlák ústav LS 2014 BYDLENÍ PRO SENIORY V PÍSKU POD

Nová "dimenze"! První univerzální stmívač pro všechny stmívatelné zdroje

Secutron UltraLife kamera v PIR čidle - výdrž 30 dní

Nanokrystalické tenké filmy oxidu železitého pro solární štěpení vody

Atom je základní částice hmoty dále chemicky nedělitelná. Z hlediska strojírenské technologie je důležitá, protože určuje vlastnosti hmoty.

Glass temperature history

CBI CEI CAI CDI. Product name:

Elektrické vlastnosti pevných látek

Zařízení má několik částí.

Pasivní dům Vějíř v Bystrci

Databáze Ramanových spekter pro identifikaci inkoustů na Českých bankovkách

MATURITNÍ OKRUHY STROJNICTVÍ TŘÍDA: 4SB ŠKOL ROK: SPEZIALIZACE: EKONOMIKA STROJÍRENSTVÍ

LED svítidla - nové trendy ve světelných zdrojích

SC 61 detektor kovů baterie 9V (PP3) dobíjecí NI Mh baterie (volitelné příslušenství) nabíječka (volitelné příslušenství)

ZÁPADOČESKÁ UNIVERZITA V PLZNI FAKULTA ELEKTROTECHNICKÁ

CHARAKTERIZACE MATERIÁLU II

Transkript:

Tenké vrstvy GaN dopované přechodnými kovy ZDENĚK SOFER 1) JAN LUXA 1) DANIEL BOUŠA 1) VLASTIMIL MAZÁNEK 1) MIROSLAV MARYŠKO 2) DAVID SEDMIDUBSKY 1) 1) Ústav anorganické chemie, VŠCHT Praha, Technická 5, 166 28 Praha 6, Česká Republika 2) Fyzikální ústav AVČR, v.v.i., Cukrovarnická 10, 162 00 Praha 6, Česká Republika Zdenek.Sofer@vscht.cz

Nitrid gallitý Patří mezi AIIIN nitridové polovodiče - Wurtzitová struktura - Přímý zakázaný pás (6.2 ev- AlN, 3.4 ev- GaN, 0.9 ev- InN) - Vysoká tepelná vodivost, velká chemická a tepelná stability - Transportní vlastnosti: vysoké průrazné napětí, velká mobilita elektronů - Problematické dopování - Složitý heteroepitaxní růst Aplikace: - Optoelektronika LED a LD diody - UV-Vis detektory - Výkonová rychlá elektronika - Vysokofrekvenční tranzistory

GaN ve spintronice - Dopování přechodnými kovy a lantanoidy - Zpracování signálu je založené na spinu elektornu - Feromagnetizmus je zprostředkován volnými nositeli náboje Potenciální aplikace: spinové tranzistory magnetické senzory paměťové prvky zdroje polarizovaného světla kvantové počítače Praktické aplikace: materiál s teplotou magnetického uspořádání (T C ) nad pokojovou teplotou

Elektronová struktura (Ga,Mn)N 10 N-2p Ga 0.875 Mn 0.125 N Mn-3d 5 e g t 2g Ga-4s -1 ] DOS [ev -1 0 E F -5-10 N-2p Mn-3d -8-4 0 4 E [ev] e g t 2g Ga-4s

A III N nitridy příprava a charakterizace MOVPE růst GaN vrstev a in-situ dopování - vliv podmínek depozice na vlastnosti GaN:Mn vrstev Implantace GaN vrstev - MOVPE růst GaN vrstev - implantované prvky: Mn, Cr, La, Sm, Eu, Dy, Gd, Tb, Tm, Lu -Vliv implantační energie a dávky na vlastnosti vrstev a jejich magnetizmus Charakterizační metody - povrchová morfologie(afm, DIC, SEM), strukturní vlastnosti (XRD, Raman) - transportní vlastnosti (rezistivita, Hallovo napětí, Ramanova spektroskopie) - chemické složení (SIMS, XPS, WDX, PIXE, XRF, RBS) - Magnetické vlastnosti (SQUID)

MOVPE aparatura pro depozici GaN vrstev

Koncentrace manganu v plynné fázi a Ga x Mn (1-x) N vrstvě 1.6 1.4 Theoretic conc. Solid phase Mn concentration [x*100] 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 0 100 200 300 400 500 H 2 flow throught (MCp)2Mn [sccm]

Koncentrační profily Mn v GaN:Mn vrstvách Ga 1-x Mn x N Mn concentration [x*100] 1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 0 500 1000 1500 2000 0 100 200 300 400 500 Depth [nm] 6 1 2 5 6 Impl.

Vliv koncentrace manganu na strukturní vlastnosti a povrchovou morfologii GaN:Mn vrstev 16 650 14 RMS [nm] 12 10 8 6 4 2 600 550 500 450 (002) FWHM [arcsec] 0 0 100 200 300 400 500 H 2 flow throught (MCp) 2 Mn [sccm]

Vliv teploty depozice na koncentraci Mn v GaN:Mn vrstvách 0.9 Mn concentration [x*100] 0.8 0.7 0.6 0.5 900 950 1000 1050 1100 growth temperature [ C]

Vliv teploty depozice na strukturní a morfologické vlastnosti vrstev RMS [nm] 16 14 12 10 8 6 4 2 RMS FWHM (002) 900 950 1000 1050 1100 Deposition temperature [ C] 750 700 650 600 550 500 FWHM (002) [arcsec]

Fázové složení v pseudobinárním fázovém diagramu GaN-MnN x 1400 Ga 1-x Mn x N 2000 1800 Liquid T [K] 1200 1000 log(a N2 ) = 0-1 -2 T [K] 1600 1400 1200 Mn 3 GaN ζ 1000 800 800 w-gan 0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 x Mn x Mn Mn 6 N 4 Rozpustnost Mn v Ga x Mn (1-x) N pro různé aktivity dusíku Fázový diagram pseudobinarního systému GaN - MnN x.

Ramanova spektra Ga (1-x) Mn x N vrstev Raman intensity [a.u.] 0.1 1 x*100-0.1 x*100-0.2 x*100-0.4 x*100-1.0 x*100-0.5 thick. 2µm A 1 (TO) E 1 (TO) E 2 (high) LVM A 1 (LO) 300 400 500 600 700 800 Raman Shift [cm -1 ]

Závislost intenzity LVM (lokálních vibračních modů Mn) na koncentraci manganu a depoziční teplotě LVM mode intensity [a.u.] 0.030 0.025 0.020 0.015 0.010 LVM intenstiy Mn concentration 0.90 0.85 0.80 0.75 0.70 0.65 0.60 Mn concentration [x*100] 0.55 0.005 900 950 1000 1050 1100 Deposition temperature [ C]

Magnetické vlastnosti Koexistence dvou magnetických fází : Ferromagnetické a Paramagnetické. T c a saturovaný moment paramagnetické fáze vypočten z Brillouinova fitu magnetizace. Ferromagnetická fáze: saturovaný moment nezávislý na Ferromagnetická fáze: saturovaný moment nezávislý na teplotě. T c vyšší než pokojová teplota.

Závislost paramagnetického momentu na magnetickém poli pro GaN:Mn vrstvy s různou koncentrací Mn 0.030 0.025 (1) x=0.0007 (2) x=0.0024 (6) x=0.0056 (5) x=0.0094 Ga 1-x Mn x N T = 4.5 K 2S=0.033, T C =1.6K m PM [µ B / f.u.] 0.020 0.015 0.010 2S=0.018, T C =1.8K 2S=0.013, T C =0.2K 0.005 2S=0.006, T C = -3.5K 0.000 0 1 2 3 4 5 H [T]

Závislost feromagnetického momentu na magnetickém poli pro GaN:Mn vrstvy s různou koncentrací Mn m FM [µ B / f.u.] 1.4x10-3 (1) x=0.0007 (2) x=0.0024 T = 200 K 1.2x10-3 (6) x=0.0056 (5) x=0.0094 1.0x10-3 8.0x10-4 6.0x10-4 Ga 1-x Mn x N m FM (sat)=1.10x10-3 m FM (sat)=0.60x10-3 4.0x10-4 2.0x10-4 m FM (sat)=0.35x10-3 0.0 0 1 2 3 4 5 H [T]

Magnetizační křivka GaN:Mn vrstvy 3.0x10-4 Ga 1-x Mn x N (6) - x = 0.0056 2.0x10-4 T=100 K 1.0x10-4 m FM [µ B /f.u.] 0.0-1.0x10-4 H C =115 Oe -2.0x10-4 -3.0x10-4 -1.5-1.0-0.5 0.0 0.5 1.0 1.5 H [T]

Závěr 1) Rozdíl mezi koncentrací Mn v plynné fázi a koncentraci v deponovaných GaN:Mn vrstvách. 2) Dopování GaN vrstev manganem má pozitivní vliv na povrchovou morfologii. 3) Jako optimální depoziční teplota bylo nalezeno 1000 C - kompromis mezi koncentrací Mn a kvalitou deponovaných vrstev. 4) Koexistence malého feromagnetického momentu spolu s dominantním paramagnetizmem. 5) Dobrý soulad mezi koncentrací Mn zjištěného chemickými metodami (EDS, SIMS) a magnetickými měřeními (SQUID). 6) Ramanova spektra ukazují přítomnost lokálních vibračních modů Mn v GaN struktuře, které indikují přítomnost vakancí. Intenzita těchto pásů koreluje s koncentrací Mn v GaN:Mn vrstvě. Práce byla podpořena GAČR (projekt č. 13-20507S)