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Le réarrangement atomique de plusieurs puits quantiques à base de GaN dans du gaz mixte H2/NH3 pour améliorer les propriétés structurelles et optiques

Résumé

Dans ce travail, trois échantillons de puits quantiques multiples (MQW) à base de GaN sont cultivés pour étudier les techniques de croissance de MQW de haute qualité à basse température (750 °C). Au lieu du processus de montée en température conventionnel, H2 /NH3 mélange gazeux a été introduit lors de l'interruption après la croissance des couches de puits d'InGaN. L'influence du flux d'hydrogène a été étudiée. Les images en coupe transversale de MQW au microscope électronique à transmission montrent qu'un processus de réarrangement atomique important se produit pendant le traitement à l'hydrogène. Les interfaces nettes de MQW et la distribution homogène de l'indium sont obtenues lorsqu'une proportion appropriée d'hydrogène a été utilisée. De plus, l'efficacité de luminescence est fortement améliorée en raison du processus de recombinaison non radiatif supprimé et d'une meilleure homogénéité des MQW. Ce type de processus de réarrangement atomique est principalement causé par le taux de diffusion plus élevé des adatomes de gallium et d'indium dans H2 /NH3 gaz mélangé, ce qui conduit à une énergie de barrière potentielle plus faible pour atteindre l'état d'équilibre thermodynamique. Cependant, lorsqu'un flux d'hydrogène excessif est introduit, le MQW sera partiellement endommagé et les performances de luminescence se détérioreront.

Introduction

Ces dernières années, les puits quantiques multiples (MQW) InGaN/GaN ont été largement étudiés en raison de leurs excellents potentiels d'application dans des dispositifs optoélectroniques hautement efficaces fonctionnant dans l'ensemble des régions spectrales visibles [1,2,3,4,5]. Cependant, il est toujours difficile de développer des MQW de haute qualité avec une composition d'indium plus élevée pour les diodes électroluminescentes (LED) bleues et vertes pures et les diodes laser (LD) via le dépôt chimique en phase vapeur métal-organique (MOCVD). Il y a deux aspects qui augmentent la difficulté de la croissance de MQW de haute qualité. D'une part, l'incorporation de l'indium est difficile à haute température en raison de la faible énergie de liaison à la surface [6]. Ainsi, la température de croissance des couches de puits d'InGaN est normalement inférieure à 800 °C [7]. Mais à une température aussi basse, le taux de diffusion du gallium sera fortement limité, entraînant une croissance tridimensionnelle des couches barrières de GaN et une mauvaise morphologie de surface de la région MQW [8, 9]. D'autre part, le grand réseau et le décalage thermique entre InN et GaN conduiront à une ségrégation de phase [10,11,12] et à une gradation de la composition de l'indium [13, 14], entraînant une mauvaise homogénéité de la distribution de l'indium dans la région MQW [15 , 16].

Pour résoudre ces problèmes, diverses techniques de croissance ont été utilisées pour rechercher des interfaces nettes dans le MQW et une distribution homogène de la composition d'indium. Croissance des couches barrières à une température plus élevée [17, 18], processus de montée en température après la croissance des QW [19, 20], l'interruption de la croissance entre les barrières quantiques (QB) et les QW [21, 22], et la croissance de barrières dans l'atmosphère d'hydrogène [23, 24] sont connus pour être efficaces pour l'amélioration de la qualité des MQW. Cependant, dans la plupart des techniques, le processus de montée en température est nécessaire, ce qui entravera l'incorporation d'indium et provoquera une dégradation thermique des MQW avec une teneur en indium plus élevée. Lorsque la longueur d'onde d'émission atteint la plage du bleu et du vert, une teneur en indium plus élevée dans les MQW est requise, ce qui sera entravé par le processus de montée en température. Par conséquent, les nouvelles techniques sans processus d'augmentation de la température nécessitent une étude plus approfondie. Dans ce cas, l'introduction d'hydrogène dans la croissance des MQW est une alternative envisageable. Dans des travaux antérieurs, l'hydrogène a été introduit dans le processus de croissance des couches barrières de GaN [9], aidant à augmenter le taux de diffusion des adatomes de gallium et à obtenir une meilleure morphologie de surface de la région MQW [23]. Mais pour la croissance des couches de puits d'InGaN, les chercheurs ont découvert que même une petite quantité d'hydrogène détériore fortement l'incorporation d'indium [6, 25]. En conséquence, l'hydrogène n'est pas largement utilisé dans la croissance des épicouches d'InGaN [18, 21].

Dans ce travail, au lieu d'hydrogène à haut flux, H2 /NH3 du gaz mélangé a été introduit pendant l'interruption après la croissance des couches de puits d'InGaN. Pour protéger les couches de puits, une couche de couverture de GaN extra mince a été déposée avant l'introduction du gaz maxed. Trois échantillons MQW sont complètement cultivés à une température plus basse (750 °C) sans processus d'augmentation de la température. Les propriétés du MQW ont été caractérisées par le microscope électronique à transmission (MET), la diffraction des rayons X à haute résolution (HRXRD), les spectres de photoluminescence dépendant de la température et la microscopie confocale à balayage laser. Un processus de réarrangement atomique évident de MQW a été observé lors de l'utilisation d'un débit d'hydrogène approprié. Des interfaces nettes et une distribution homogène de la composition d'indium sont obtenues. En conséquence, une efficacité de luminescence beaucoup plus élevée a été obtenue. Notre travail indique que la haute qualité des régions MQW cultivées à basse température peut être obtenue en utilisant un traitement à l'hydrogène sous atmosphère de NH3, ce qui peut être utile pour la fabrication de LD/LED bleus et verts à plus forte teneur en indium.

Processus expérimental

Trois échantillons d'InGaN/(In)GaN MQW, nommés échantillons A, B et C, ont été cultivés sur un substrat de saphir de plan c par un réacteur à pomme de douche à couplage rapproché MOCVD Thomas Swan de 3  ×  2 pouces. Au cours du processus de croissance épitaxiale, le triéthylgallium (TEGa), le triméthylindium (TMIn) et l'ammoniac (NH3 ) ont été utilisés comme précurseurs pour les sources Ga, In et N, respectivement. Les échantillons sont constitués d'une couche de GaN dopée Si de 2 μm d'épaisseur, d'une région active InGaN/(In)GaN MQW dopée non intentionnellement à deux périodes et d'une couche de GaN dopée Mg de 150 nm. Les barrières quantiques (In)GaN et les couches de puits quantiques InGaN de trois échantillons ont été cultivées à 750 °C, et une couche de protection GaN très fine a été insérée entre les couches QW et QB pour protéger les couches QW de l'effet de gravure de H2 . L'échantillon A est un échantillon de référence et les couches barrières (In)GaN ont été immédiatement développées après la croissance de la couche de couverture. Pour l'échantillon B, un débit d'hydrogène de 100 (sccm) a été effectué après la croissance de la couche de couverture et maintenu à 100 s. Pour l'échantillon C, un débit d'hydrogène de 200 (sccm) a été effectué après la croissance de la couche de couverture et maintenu à 100 s. Lors de l'introduction de H2 , NH3 était encore conservé pour introduire dans la chambre de réaction, dont le débit était de 3 slm pour tous les échantillons. Ainsi, les deux derniers échantillons MQW B et C ont été traités dans le H2 /NH3 gaz mélangé pendant le processus de traitement à l'hydrogène. À l'exception de la différence mentionnée ci-dessus, les conditions de croissance des trois échantillons étaient entièrement identiques.

Les images en coupe transversale de MQW sont examinées via une microscopie électronique à transmission (MET) JEOL JEM-F200. Les propriétés de structure de trois échantillons sont mesurées avec un diffractomètre à rayons X haute résolution Rigaku SmartLab (HRXRD). Les spectres de photoluminescence (PL) dépendant de la température (TD), qui ont été enregistrés entre 30 et 300 K, ont été mesurés à l'aide d'un laser He-Cd 325 nm dans un réfrigérateur à hélium à cycle fermé de CTI Cryogenics. Pendant ce temps, la photoluminescence microscopique (μ-PL) à haute résolution spatiale a été réalisée à l'aide d'un système optique confocal Nikon A1 excité avec un laser de 405 nm.

Résultats et discussion

La figure 1 montre les spectres PL de trois échantillons mesurés à température ambiante (300 K). Pour comparer efficacement les propriétés luminescentes, les spectres PL de trois échantillons ont été mesurés dans les mêmes conditions, telles que la largeur de fente du spectromètre, le temps d'intégration et la tension de gain du détecteur. Il est à noter que l'intensité PL du pic principal de l'échantillon B qui est traité par 100 sccm d'hydrogène est la plus élevée parmi les trois échantillons. L'intensité du pic PL de l'échantillon C est plus faible que l'échantillon B, mais plus forte que l'échantillon A. La longueur d'onde du pic principal pour les trois échantillons est d'environ 455 nm, ce qui correspond à l'énergie de transition interbande des MQW InGaN/GaN. Du côté des énergies les plus élevées, un petit pic apparaît à environ 365 nm, ce qui correspond à la luminescence de la bande interdite proche du GaN. Les résultats démontrent qu'un flux d'hydrogène approprié (100 sccm) pendant le traitement à l'hydrogène peut améliorer considérablement les performances de luminescence, mais les performances de luminescence se détérioreront un peu lors de l'utilisation d'un flux d'hydrogène trop élevé (200 sccm).

Les spectres PL de trois échantillons à 300 K. L'intensité de luminescence de l'échantillon B traité avec 100 sccm d'hydrogène est la plus forte parmi les trois échantillons

Pour étudier ce qui arrive à la région MQW pendant le traitement à l'hydrogène, des images au microscope électronique à transmission (MET) en coupe transversale de trois échantillons sont présentées sur la figure 2. Trois points clés doivent être notés sur la figure 2. Premièrement, les interfaces entre les couches QW et les couches QB dans l'échantillon A sont ondulées, et l'épaisseur QW varie considérablement comme indiqué par la ligne pointillée rouge. Mais les interfaces de MQW dans les échantillons B et C sont raides et plates, ce qui peut être clairement distingué sur la figure 2. La fluctuation d'épaisseur QW des échantillons B et C est faible. Deuxièmement, la distribution des atomes dans les couches QW de l'échantillon A n'est pas uniforme mais a tendance à s'agréger à proximité et à certains endroits de la surface des couches de puits, comme le montrent les flèches rouges. Comme la seule différence entre les couches QB et QW est la teneur en indium, les atomes agrégés devraient être causés par la ségrégation de l'indium. De tels phénomènes avaient en fait été observés dans des rapports antérieurs [11]. L'agrégation de l'atome n'est pas trouvée dans l'échantillon B et l'échantillon C. Troisièmement, par rapport à l'échantillon B, les interfaces présentent des perturbations dans l'échantillon C, comme indiqué par la flèche verte. En résumé, lors de l'utilisation d'un flux de 100 sccm pour le traitement à l'hydrogène, non seulement les interfaces des MQW deviennent raides et plates, mais également la distribution des atomes d'indium devient plus uniforme. Cependant, lorsque le flux d'hydrogène augmente à 200 sccm, les perturbations réapparaissent dans les interfaces. Il est à noter que l'uniformité des couches MQW, comme indiqué dans l'échantillon B, ne peut normalement être atteinte qu'après un processus de montée en température [19]. Mais ici, l'uniformité des MQW peut être obtenue à basse température (750 °C) par un procédé de traitement à l'hydrogène.

Les images MET en coupe transversale des échantillons A, B et C. Dans l'image de l'échantillon A, la ligne pointillée rouge marque l'interface MQW ondulée et les flèches rouges indiquent les amas riches en indium dans les MQW. Dans l'image de l'échantillon C, la flèche verte indique les interfaces de pièces endommagées des MQW

Pour comprendre le mécanisme du traitement à l'hydrogène influençant la qualité de la région MQW, la raison de la pire qualité MQW dans l'échantillon A sans traitement à l'hydrogène doit d'abord être déterminée. La température de dépôt appropriée de GaN est au-delà de 1000 °C à laquelle le mode de croissance de la couche épitaxiale de GaN tend à être un mode d'écoulement par étapes [26, 27]. Cependant, en raison de la faible température de dépôt des MQW InGaN/(In)GaN, qui est maintenant aussi basse que 750 °C, les atomes de Ga sont difficiles à migrer vers le bord des marches en raison de la mobilité atomique limitée de la surface. En conséquence, le mode de croissance des couches barrières de GaN a tendance à être un mode de croissance en îlot 3D et les couches épitaxiées sont dans un état thermodynamique métastable [28]. Ainsi, la surface est facilement ondulée, comme le montre schématiquement la ligne pointillée rouge sur la figure 2. D'autre part, dans l'échantillon A, les atomes d'indium s'agrègent en amas riches en indium à la surface des QW. Un tel comportement est principalement attribué à l'énorme écart de miscibilité entre GaN et InN, qui est causé par le grand décalage entre GaN et InN [15].

Au cours du procédé de traitement à l'hydrogène, l'ammoniac (NH3 ) a encore été introduit dans la chambre de réaction. Selon les rapports précédents, le taux de couverture de surface de NH3 le contenu est relativement faible (environ 25%) et la composition principale de la couverture est NH2 radicaux (environ 75 %) [28, 29]. Dans une si faible couverture de NH3 , l'énergie de liaison des adatomes de gallium (Ga)/indium (In) à la surface est relativement élevée, conduisant à un faible taux de diffusion en surface et à une faible désorption des adatomes [29, 30]. Parce que H2 est le produit de la décomposition de l'ammoniac et de la vitesse de décomposition de NH3 diminue et la couverture de surface de NH3 augmente au cours du processus de traitement à l'hydrogène, en conséquence, une énergie de liaison affaiblie des adatomes de gallium/indium causée par l'augmentation de la couverture de NH3 améliore la vitesse de diffusion en surface et la désorption des adatomes de gallium/indium. Pendant ce temps, l'hydrogène a été introduit dans la chambre de réaction pendant 100 s, ce qui permet aux adatomes de gallium et d'indium d'avoir une plus grande longueur de diffusion. Par conséquent, les adatomes de gallium et d'indium atteignent plus facilement un état d'équilibre thermodynamique et les interfaces deviennent plates et raides. De plus, dans l'environnement gazeux mixte de H2 et NH3 , les amas riches en indium se désorberont plus facilement que les régions pauvres en indium [31]. Ainsi, la distribution de la teneur en indium sera plus uniforme sur l'ensemble des couches de puits, ce qui se traduira par une meilleure homogénéité des MQW de l'échantillon B. Cependant, lorsqu'un flux d'hydrogène excessif (200 sccm) est introduit dans la chambre de réaction, la désorption du les adatomes d'indium augmenteront encore et les couches QW sont en partie endommagées en raison de l'effet de gravure de l'hydrogène [32], comme le montre l'image MET en coupe transversale de l'échantillon C de la figure 2.

Il est à noter que Czernecki et al. ont rapporté que lorsque le traitement à l'hydrogène est effectué entre la croissance des barrières et des couches de puits, les puits quantiques seront gravés et deviendront ondulés [28]. Cependant, ce type d'effet de gravure n'a pas été observé dans notre travail. On suppose qu'il y a deux raisons principales à la différence. Premièrement, les ions hydrogène qui conduiront à l'effet de gravure sont moins dus à la basse température et à la plus petite quantité de flux d'hydrogène. Deuxièmement, avant le traitement à l'hydrogène, une fine couche de couverture de GaN a été déposée sur les couches QW, ce qui peut protéger la couche de puits d'InGaN de l'effet de gravure. Par conséquent, dans le gaz mixte de NH3 et H2 , les MQW deviennent uniformes en raison de ce type de processus de réarrangement atomique.

Comme l'échelle des images MET est en nanomètres, les propriétés de la structure à plus grande échelle sont étudiées par le diffractomètre à rayons X haute résolution Rigaku SmartLab (HRXRD). Les courbes de balayage ω-2θ sur (0002) sont illustrées à la figure 3 et les paramètres des MQW InGaN/GaN sont obtenus en ajustant les courbes de balayage ω-2θ mesurées à l'aide du programme Global Fit, comme indiqué dans le tableau 1. Il se trouve cet échantillon B a des paramètres de structure similaires à ceux de l'échantillon A, à l'exception de sa teneur en indium relativement plus faible dans les couches de puits d'InGaN. La diminution de la teneur en indium dans les QW pour l'échantillon B est principalement causée par l'effet de gravure de l'hydrogène. De plus, non seulement la teneur en indium, mais aussi l'épaisseur des QW, sont évidemment réduites dans l'échantillon C, ce qui est causé par l'effet de surréaction de H2 traitement. On note également que la teneur en indium et l'épaisseur des couches QB de l'échantillon C augmentent évidemment par rapport aux échantillons A et B. Elle démontre que lorsque le flux d'hydrogène est trop élevé lors du traitement à l'hydrogène, une partie des atomes d'indium désorbés vont incorporer en QB, ce qui entraîne une plus grande épaisseur et une plus grande teneur en indium des couches QB.

Les courbes de balayage ω-2θ sur (0002) des échantillons A, B et C qui sont mesurées par diffractomètre à rayons X haute résolution (HRXRD)

L'effet du traitement à l'hydrogène sur les propriétés de la structure a été discuté en détail à travers des images MET et XRD. Dans les prochaines sections, la façon dont les changements de propriétés de structure affectent les propriétés optiques sera étudiée plus en détail.

La figure 4 montre les spectres PL mesurés à 30 K et la comparaison de certaines caractéristiques PL de trois échantillons. En raison de la faible capacité de transfert des porteurs et de la suppression des centres non radiatifs à basse température, les résultats de PL à 30 K sont généralement utilisés pour caractériser les propriétés optiques des centres de recombinaison radiative dans les MQW. Sur la figure 4a, un pic latéral est évidemment montré dans les spectres PL pour les trois échantillons. L'écart énergétique entre le pic latéral et le pic principal est d'environ 90 meV, ce qui est proche de l'énergie des phonons optiques du GaN. Ainsi, il est sûr de dire que les pics latéraux sont la réplique du phonon [33]. Comme le montre la figure 4b, l'énergie de crête de l'échantillon A est bien inférieure à celle des échantillons B et C, ce qui correspond bien aux résultats de HRXRD. Mais l'énergie de crête de l'échantillon C est un peu inférieure à celle de l'échantillon B, ce qui peut être dû à la plus faible uniformité des MQW de l'échantillon C. La figure 4c montre la pleine largeur à mi-amplitude (FWHM) des spectres PL à 30 K. Le FWHM des spectres PL des échantillons A, B et C est de 12,3 nm, 10,1 nm et 12,6 nm, respectivement, indiquant que l'échantillon B a la meilleure uniformité de luminescence. A noté que le FWHM pour l'échantillon C est au même niveau que celui de l'échantillon A, ce qui signifie que la discontinuité dans l'interface du MQW détériore sévèrement l'uniformité des centres de luminescence.

Les spectres PL à 30 K (a ); l'énergie de pointe (b ) et FWHM (c ) des échantillons A, B et C par ajustement de Gauss des spectres PL

Pour vérifier davantage les propriétés de luminescence de trois échantillons, la figure 5a montre les courbes d'énergie de crête des spectres PL en fonction de la température pour trois échantillons. L'énergie de crête de tous les échantillons se déplace d'abord vers le bleu, puis vers le rouge avec l'augmentation de la température. Comme cela est bien connu, dans les matériaux semi-conducteurs, l'énergie de crête se déplacera vers le rouge avec l'augmentation de la température en raison de l'effet de rétrécissement de la bande interdite. Mais dans les MQW à base de GaN, un décalage vers le bleu de l'énergie de pointe avec l'augmentation de la température a été observé. Un tel décalage vers le bleu est causé par la distribution d'énergie différente des états localisés dans les QW. Lorsque la température augmente, les porteurs passent d'états localisés profonds à des états localisés peu profonds. La position énergétique de ces derniers est située plus haut [34, 35]. Ainsi, plus le décalage vers le bleu est important, plus la distribution des états localisés est inhomogène. L'échantillon A a le plus grand décalage vers le bleu et l'échantillon B a le plus faible décalage vers le bleu parmi les trois échantillons, comme le montre la figure 5b, indiquant que l'échantillon B a la distribution la plus homogène des états de localisation de MQW parmi les trois échantillons. Combiné avec le résultat des images MET de la Fig. 2, deux aspects conduisent à l'inhomogénéité de l'échantillon A :les fluctuations plus importantes de l'épaisseur du puits et la composition inhomogène de l'indium. En outre, il est également noté que l'échantillon C a une température de virage vers le rouge différente qui est de 160 K, alors qu'elle est de 200 K pour l'échantillon A et l'échantillon B, ce qui indique qu'un flux d'hydrogène excessif pendant le traitement peut introduire une nouvelle cause pouvant conduire à décalage vers le bleu dans l'échantillon C. Étant donné que les interfaces MQW sont en partie endommagées par un excès d'hydrogène, comme le montre la figure 2, cela peut également être une raison de l'augmentation du décalage vers le bleu. Comme rapporté dans la littérature, un décalage vers le rouge apparaît également souvent dans l'étage de température inférieure [34], mais il n'est pas observé dans ce travail. Cela peut être dû à la hauteur de barrière potentielle plus faible qui empêche le transporteur de transporter des pièges moins profonds vers des pièges plus profonds.

un Les courbes d'énergie de crête en fonction de la température pour les échantillons A, B et C ; les flèches indiquent la température de changement de vitesse rouge. b La quantité de décalage vers le bleu des échantillons A, B et C ; et l'échantillon B a la plus faible quantité de décalage vers le bleu

La limitation du TDPL est qu'il ne caractérise que les caractéristiques de luminescence globales des échantillons car il manque la résolution spatiale des propriétés d'émission. Par conséquent, le micro-PL des échantillons A, B et C est mesuré et illustré sur les figures 6a-c, respectivement. De manière significative, le nombre et la taille des zones de non-luminescence dans l'échantillon A sont les plus importants. Après un processus de traitement à l'hydrogène de 100 sccm, les zones de non-luminescence sont clairement très réduites, comme le montre la figure 6b. B. Il est bien connu que les atomes d'indium ont tendance à s'accumuler autour des défauts de dislocation, ce qui entraîne un fort effet de restriction sur les porteurs autour de la zone. Au cours du processus de traitement à l'hydrogène, un taux de diffusion en surface plus important et le processus de désorption éliminent l'agrégation des amas riches en indium. Ainsi, l'échantillon B a moins de zones de non-luminescence. Cependant, lorsqu'un flux d'hydrogène excessif (200 sccm) a été introduit dans la chambre de réaction, quelques petites zones de non-luminescence réapparaissent dans l'image micro-PL comme indiqué par les flèches rouges sur la figure 6c. Il est principalement causé par les régions MQW partiellement endommagées, comme le montre la figure 2.

La comparaison des résultats micro-PL pour les échantillons A, B et C qui correspond à (a ), (b ) et (c ), respectivement. Les flèches rouges indiquent la région de luminescence non radiative avec une taille plus petite dans l'échantillon C

Grâce aux résultats et discussions ci-dessus, l'échantillon B a les propriétés de luminescence les plus uniformes et les zones de recombinaison les moins non radiatives. Ces propriétés optiques correspondent très bien à l'intensité de luminescence la plus forte de la figure 1. Pour vérifier davantage les performances des trois échantillons, une méthode d'approximation pour le calcul de l'efficacité quantique interne (IQE) a été présentée. Prenez l'efficacité quantique interne à 30 K à 100 %, puis l'IQE à température ambiante peut être grossièrement calculé par l'expression suivante :

$$IQE =\frac{{\mathop I\nolimits_{300K} }}{{\mathop I\nolimits_{30K} }}$$ (1)

Le Je 300K représente l'intensité intégrée des spectres PL à 300 K et le I 30K représente l'intensité intégrée des spectres PL à 30 K. Les résultats de l'IQE pour trois échantillons sont présentés sur la figure 7. L'IQE augmente fortement de 1,61 à 30,21% lors de l'utilisation d'un flux d'hydrogène approprié pendant les traitements à l'hydrogène. Les principales raisons de la forte augmentation de l'IQE de l'échantillon B sont la meilleure uniformité à la fois de la composition et de l'épaisseur de l'indium des MQW et les centres de recombinaison non radiatifs réduits comme discuté ci-dessus. D'un autre côté, lors de l'utilisation d'un flux excessif (200sccm) d'hydrogène, l'IQE diminue de 30,21 % à 18,48 %, ce qui est principalement causé par les MQW partiellement endommagés.

L'efficacité quantique interne (IQE) des échantillons A, B et C. L'IQE de l'échantillon B atteint 30,21%

Conclusion

Dans ce travail, des MQW à base de GaN avec de meilleures propriétés structurelles et optiques cultivées à basse température (750 °C) ont été obtenus en utilisant un traitement à l'hydrogène après la croissance des couches de puits d'InGaN. Les interfaces nettes du MQW et la distribution homogène de l'indium sont obtenues lorsque le débit d'hydrogène est de 100 sccm, ce qui est causé par le réarrangement atomique approprié des MQW. De plus, l'efficacité de luminescence est fortement améliorée en raison des centres de recombinaison non radiatifs supprimés et d'une meilleure homogénéité dans les MQW. Ce type de processus de réarrangement atomique est principalement causé par le meilleur taux de diffusion des adatomes de gallium et d'indium dans H2 /NH3 gaz mélangé, ce qui conduit à une énergie de barrière potentielle plus faible pour atteindre l'état d'équilibre thermodynamique. Cependant, lorsqu'un flux d'hydrogène excessivement élevé a été introduit, les MQW seront partiellement endommagés et les performances de luminescence se détérioreront.

Disponibilité des données et des matériaux

Les ensembles de données utilisés et/ou analysés au cours de la présente étude sont disponibles auprès de l'auteur correspondant sur demande raisonnable.

Abréviations

MQW :

Puits quantique multiple

LED :

Diodes électroluminescentes

LD :

Diodes laser

MOCVD :

Dépôt chimique en phase vapeur métal-organique

QB :

Barrières quantiques

TEM :

Microscope électronique à transmission

HRXRD ; TEGa :

Triéthylgallium

TMIn :

Triméthylindium

NH3 :

Ammoniac

H2 :

Hydrogène

TDPL :

Photoluminescence dépendante de la température

μ-PL :

Photoluminescence microscopique

FWHM :

Pleine largeur à mi-amplitude

IQE :

Efficacité quantique interne


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