Регистрация / Вход
Прислать материал

Исследование процессов эпитаксиального роста гетероструктур для источников излучения в глубоком УФ-диапазоне (260 – 300 нм) и электронных и оптических явлений в таких структурах.

Стадии проекта
Предложение принято
Конкурс завершен
Выполнение этапа проекта
Проект
02.434.11.1011
Организация
ФТИ им. А.Ф.Иоффе

Получение необходимого комплекса научных результатов, обеспечивающих разработку технологии молекулярно-пучковой эпитаксии (МПЭ) гетероструктур в системе AlGaN/GaN для светоизлучающих диодов глубокого ультрафиолетового диапазона (УФ-СИД), которые, являясь малогабаритными, экономичными, безопасными и экологичными излучателями УФ-света, необходимы для развития УФ-локации и связи, мониторинга среды и технических обьектов.

Соисполнители

Этапы проекта

1
15.07.2005 - 08.12.2005
- Выполнен первичный анализ научно-технической, нормативной и патентной информации
- Проведены предварительные экспериментальные исследования и разработаны методики основных технологий и анализа полученных результатов
- Выбраны направления дальнейших исследований для выполнения контракта в целом
Развернуть
2
01.01.2006 - 30.06.2006
Выполнены теоретические и экспериментальные исследования по изучению оптических и электрофизических свойств тройных соединений AlGaN и гетероструктур на их основе, а также продолжены работы по разработке их технологий;
-Выявлены основные факторы, определяющие максимальную эффективность излучательной рекомбинации в слоях и гетероструктурах. Описаны основные явления, приводящие к снижению эффективности люминесценции, обусловленные наличием внутренних поляризационных полей и генерацией дефектных уровней, связанных с прорастающими дислокациями;
- Определены оптимальные значения параметров гетероструктур на основе AlGaN для достижения необходимой люминеcценции гетероструктур в ГУФ диапазоне с длиной волны менее 300 нм. С этой целью предложено использовать гетероструктуры AlxGa1-xN/AlyGa1-yN со значениями x=0.5, y=0.4 и толщиной квантовой ямы 3 нм;
- Проведены работы по адаптации технологических процессов роста AlxGa1-xN с учетом требований конструкции светодиодов глубокого УФ-диапазона на отечественной установке МПЭ серии ЭПН и определены оптимальные технологические параметры для достижения высокого структурного совершенства слоев AlGaN при использовании аммиачной МПЭ;
- Оптимизированы постростовые технологии и конструкции СИД ГУФ с отражающим верхним контактом и глубокой мезаструкутрой (с выводом света через сапфировую подложку.
Развернуть
3
01.07.2006 - 31.10.2006
Были оптимизированы технологии и оформлена технологическая документация на проведение процессов эпитаксиального роста AlGaN гетероструктур методом молекулярно-пучковой эпитаксии с различными способами получения химически активного азота и с использованием как импортного технологического оборудования (установка МПЭ Compact 21T, Riber), так и отечественной установки серии ЭПН (Светлана-Рост).
В области разработки постростовых технологий УФ СИД были разработаны две конструкции прототипов УФ СИД.
В ходе выполнения работы были выявлены и подготовлены две заявки на патентование. В первой из них патентуется способ роста слоев и гетероструктур с квантовыми ямами на основе тройных соединений A3N методом молекулярно-пучковой эпитаксии с модуляцией интенсивности активированного пучка азота. Второй изобретение относится к полупроводниковым лазерам с поперечной накачкой возбуждающим электронным пучком. Данные заявки переданы для рассмотрения в патентные службы. Кроме того, начата работа по подготовке других заявок на патентование.
Результаты проведенных работ были представлены на ведущих отечественных и международных научных конференциях. Важным результатом данного этапа работ является также обобщение методологического опыта по характеризации AlGaN гетероструктур различными методами, включая ренгеноструктурный анализ, измерения концентраций электрически активных примесей, а также измерений спектров фото и электролюминесценции слоев и приборных структур. Разработанная документация по данным методикам позволяет эффективно проводить фундаментальные и прикладные исследования в области разработки светоизлучающих и других полупроводниковых приборов.
В результате выполнения данного этапа НИР получены тестовые структуры (прототипы УФ СИД) на основе AlGaN, которые продемонстрировали фото и электролюминесценцию в необходимом спектральном диапазоне (с длиной волны излучения около 298 нм) и с выходной оптической мощностью 0.12 мВт. Определены возможные области использования данных приборов.
Развернуть

Программа

Программа "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники" на 2002-2006 годы

Программное мероприятие

1.2 Проблемно-ориентированные поисковые исследования фундаментального характера
Тема
Исследование процессов эпитаксиального роста гетероструктур для источников излучения в глубоком УФ-диапазоне (260 – 300 нм) и электронных и оптических явлений в таких структурах.
Продолжительность работ
2005 - 2006, 23 мес.
Бюджетные средства
6,3 млн
Количество заявок
2
Тема
Разработка методов изготовления наноразмерных светоизлучающих гетероструктур для светодиодов ближнего ультрафиолетового диапазона.
Продолжительность работ
2008 - 2009, 14 мес.
Бюджетные средства
20 млн
Количество заявок
2
Тема
Разработка измерительного комплекса, программного обеспечения и методов контроля электрофизических, оптических и цветовых характеристик полупроводниковых светоизлучающих гетероструктур и приборов на их основе
Продолжительность работ
2005 - 2006, 23 мес.
Бюджетные средства
27,5 млн
Количество заявок
3
Тема
Создание метрологического комплекса и нормативно-методической базы для обеспечения единства измерений оптических характеристик излучателей на основе полупроводниковых многослойных наноразмерных гетероструктур (светодиодов).
Продолжительность работ
2008 - 2009, 14 мес.
Бюджетные средства
35 млн
Количество заявок
1
Тема
Нанокерамика на основе соединений с высоким светопропусканием в среднем ИК-диапазоне для когерентных и некогерентных источников излучения.
Продолжительность работ
2008 - 2009, 14 мес.
Бюджетные средства
15 млн
Количество заявок
1