Search academic texts

Information × Registration Number 0824U003484, PhD dissertation Status Доктор філософії Date 13-02-2025 popup.evolution o Title Impact of polarization fields on electrical and optical properties of III-nitride heterostructures Author Vladyslav V. Kaliuzhnyi, popup.head Alexander E. Belyaev popup.opponent Vladimir M. Poroshin popup.opponent Kondratenko Serhii V. popup.review Kukhtaruk Serhii M. popup.review Yaroslav Y. Kudryk Description Пристрої на основі III-нітридів мають значне поширення у напівпровідниковій техніці. Основними сферами застосування є напівпровідникова оптика (діапазон ультрафіолетового-синього світла), силова електроніка (транзистори з високою рухливістю електронів), високочастотна електроніка (діоди Ганна). Дослідники відкривають нові можливості застосування в інших сферах напівпровідникової техніки. Наприклад, одновимірні структури – нанодроти, можуть застосовуватися як сенсори газів, хімічних сполук у розчинах, та навіть у біосенсориці. Також проводяться роботи по побудові логіці на основі GaN (PMOS, NMOS). Зацікавленість в ІІІ-нітридах полягає у їх відмінних електричних, механічних та теплових властивостях. Основний ІІІ-нітрид, GaN, є прямозонним та Широкощільовим (E_g~3.46 еВ) напівпровідником із високою теплопровідністю та є хімічно стійким. Нітрид галію є полярним напівпровідником, а тому гетероструктури на його основі мають важливі механічні властивості, наприклад, для створення транзисторів з високою рухливістю електронів, де основним каналом провідності є двовимірний електронний газ у квантовій ямі, утвореної перерозподілом поляризаційних зарядів на межі інтерфейсу AlGaN/GaN. Також механічні властивості дозволяють виробництво датчиків механічних напружень. Гетероперехід InGaN/GaN застосовується для виготовлення синіх світлодіодів із високою ефективністю. Вирощуванню структур на основі III-нітридів властиві високі температури та тиски. Основними методами є HVPE, MOCVD, що дає кращу якість структур, та епітаксія молекулярним пучком (MBE) для вирощування тонких шарів із малою кількістю домішок та дефектів. Основною проблемою є ненавмисне легування структур атомами Si, O, C, що зазвичай проявляють себе як донори у структурах, особливо при вирощуванні шарів із вмістом Al. Крім внесення додаткової n-провідності, присутність атомів Si погіршує механічні властивості кристалу. Для досягнення необхідних властивостей структур зазвичай використовують додаткові бар'єрні шари з AlN або ізоляційні шари із компенсованого GaN. Попри раннє поширення у напівпровідниковій техніці, електричні, оптичні та механічні властивості III-нітридів все ще широко досліджуються. Наприклад, вплив механічного навантаження на електричні властивості структур не було широко досліджено, хоча у деяких роботах показано можливість використання структур на основі GaN як аксіальних датчиків деформації. Властивості структур можуть значно відрізнятися, оскільки ІІІ-нітридам властива висока концентрація дефектів та домішок. У дослідженнях високочастотних властивостей GaN показано значні відмінності в електричних властивостях на відміну від тих, що отримані у низькочастотних експериментах. Нещодавні дослідження гетероструктур методами високочастотної спектроскопії показали відхилення від загальноприйнятої моделі Друде-Лоренца для високочастотної провідності. Результати методів терагерцової спектроскопії показують, що червоне зміщення резонансної частоти плазмонів є більшим порівняно з вищезгаданою моделлю для температур понад 150 К, хоча методи фотолюмінесценції не показали суттєвих відхилень від відомих даних. В останніх роботах це відхилення пояснюють збільшенням ефективної маси електрона. Метою дисертаційної роботи є багатостороннє дослідження електричних та оптичних властивостей низьковимірних гетероструктур III-нітридів під зовнішнім впливом поляризаційних полів: сильне електричні поля, динамічне навантаження, фотозбудження, та вплив терагерцового випромінювання. У дослідженнях, проведених у рамках дисертаційної роботи, було отримано такі наукові результати: Були встановлені фактори, що впливають на термометрію гетерострутур GaN/AlGaN методом мікрораманівської спектроскопії, та враховано вплив додаткових механічних напружень, що виникають при сильних електричних полях, методом рентгеноструктурного аналізу. Було узгоджено результати електричного та оптичних методів для полів до 7 кВ/см. Виявлено, що динамічне навантаження, прикладене до гетероструктури GaN/AlGaN із двовимірним електронним газом, спричиняє зміну у транспортних характеристиках. З досліджень амплітудних характеристик та змін структури під впливом деформації було вперше проведено оцінку енергії збудження носіїв заряду. Було запропоновано модель глибоких донорних центрів (DX-центр) для опису впливу динамічної деформації. Встановлено, що динамічне навантаження також спричиняє зміну електричних характеристик каналу провідності у нанодротах на основі гетеропереходу AlGaN/GaN. Виявлено, що характер змін має характеристику, подібну до впливу УФ випромінювання, із наявністю стійкої провідності, а відносна зміна провідно Registration Date 2024-12-09 popup.nrat_date 2024-12-09 Close