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 Схема типичной структуры LED Мощные транзисторы Сине-зелёные светодиоды (LED) Солнечно - слепые фотокатоды Спектры фотолюминесценции светодиодных структур ρ ~ 10 8 –10 10 см -2 ~ 4μm~ 4μm GaN Особенность кристаллической структуры – наличие дефектов различного типа 2

Визуализация дислокаций и определение их плотностей Традиционные методы определения плотности дислокаций : Просвечивающая электронная микроскопия ( ПЭМ ): ρ ПЭМ ~ 10 9 –10 10 см -2. Локальный, разрушающий метод, необходимость в специальной подготовке образцов ; Aтомно-силовая микроскопия (АСМ): ρ АСМ ~ 10 9 –10 10 см -2. Локальный метод, информация только о поверхности; Рентгенодифракционный метод ( РД ) : ρ РД ~10 9 см -2. Неразрушающий метод, полная информация о кристаллической структуре. ПЭМ изображение темплейта GaNАСМ изображение поверхности темплейта GaN РД карта обратного пространства с преобладающим содержанием дислокаций краевого типа 3

Рентгенодифракционный метод определения плотности дислокаций ρ РД (10 8 см -2 ) ρ ПЭМ (10 8 см -2 ) ρ АСМ (10 8 см -2 ) Соотношение дислокаций, % Тип структур краевыесмеш. 115± Светодиод 217± Светодиод 326± Транзистор 458± Фотокатод Кривые качания для различных отражений РД карта обратного пространства с преобладающим содержанием дислокаций винтового типа Суть методики - анализ профилей дифракционных максимумов с учетом корреляционных соотношений между дислокациями. для любого типа темплейта на любой стадии технологического процесса 4

Преимущества предлагаемой методики Наименование единицы оборудования Стоимость работы на оборудовании, руб. в час Среднее время исследований, час Итого, руб. Высокоразрешающий рентгеновский дифрактометр с вращающимся анодом Просвечивающий электронный микроскоп высокого разрешения JEM 2100F Линия подготовки образцов для ПЭМ исследований 1700 Атомно-силовой микроскоп Dimension Автоматизированная экспресс-методика Неразрушающая Статистически достоверная Детализирующая структурные параметры 5

Уровень разработки и продукт Методика контроля и программа расчета плотности дислокаций буферных слоях GaN для получения оптоэлектронных устройств с заданными параметрами Аттестованная методика, патент на программу Проведено сравнение традиционных методик определения плотности дислокаций Показаны применимость и преимущества предлагаемой методики Результаты были апробированы на международных конференциях и школах ( The 11 th 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 ). 6

Потенциальный рынок Весь рынок оптоэлектронных устройств Диагностика устройств Предполагаемая доля на рынке 1-2% 20% 7

Спасибо за внимание 8