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UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI PARMA

FACOLTÀ DI SCIENZE MATEMATICHE, FISICHE, NATURALI CORSO DI LAUREA IN SCIENZA DEI MATERIALI. UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI PARMA. Studio di eterostrutture a dimensionalità ridotta InGaP/GaAs, cresciute mediante epitassia da fase vapore con l’uso di precursori metallo-organici.

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Presentation Transcript

  1. FACOLTÀ DI SCIENZE MATEMATICHE, FISICHE, NATURALI CORSO DI LAUREA IN SCIENZA DEI MATERIALI UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI PARMA Studio di eterostrutture a dimensionalità ridotta InGaP/GaAs, cresciute mediante epitassia da fase vapore con l’uso di precursori metallo-organici Relatore: Chiar.mo Prof. L. TARRICONE Correlatore: Dott. M. LONGO Candidato MICHELE BEGOTTI

  2. I composti III-V sono impiegati in numerosi dispositivi Dispositivi Optoelettronici Dispositivi Microelettronici Modulatori per fibre ottiche Celle Solari Fotorivelatori

  3. Epitassia BANDGAP ENGINEERING

  4. MOVPE (Metal Organic Vapor Phase Epitaxy) DIFFUSIONE e REAZIONI TRASPORTO REAGENTI PIROLISI INCORPORAZIONE DRIVING FORCE: = vap- sol>0

  5. Trasporto reagenti in camera • Controllo del 2% sui flussi molari

  6. il sistema MOVPE utilizzato • Ambiente controllato • Opera a basse pressioni • Impiega gas con purezza di grado elettronico • Monitoraggio gas pericolosi

  7. Camera di reazione • Portacampioni rotante • Flusso laminare • Suscettore in grafite • Temperature fino a 8500C • Riproducibilità entro 1 ML

  8. Precursori del gruppo V alternativi • Minore tossicità • Ridotta incorporazione di ossigeno e carbonio • Minore temperatura di decomposizione TMGa+TBA=GaAs+ C2H2n+2

  9. ORGANIZZAZIONE DEL LAVORO Ottimizzazione GaAs OttimizzazioneInP Ottimizzazione InGaP Realizzazione Pozzi InGaP/GaAs Confronto con il Progetto

  10. Ottimizzazione dei binari di base

  11. Crescita di In0.484Ga0.516P in accordo reticolare con GaAs Percentuale di In nello strato al match: 48.5%±0.1% Gradiente di concentrazione di In in strato fuori match: 49.6-51.7%

  12. Dal modello si calcolano le energie di transizione in funzione della larghezza del pozzo • Il modello è fondato sul formalismo della funzione inviluppo nell’approssimazione di massa efficace • Considera pozzi rettangolari ideali a barriere finite

  13. Struttura a pozzi quantici multipli Nonostante la regolarità dei periodi, questa struttura mostra emissione da PL lontano dai valori previsti dal modello GaAs (8 nm) InGaP (10 nm) Si attribuisce la presenza del picco “anomalo” al difficile controllo delle interfacce

  14. I PROBLEMI ALLE INTERFACCE • Miscuglio As/P InGaP inversa GaAs • Effetto memoria In • Segregazione In • Interdiffusione As diretta InGaP Si provano varie sequenze di gas nel processo

  15. Grazie allo strato di GaAsP si osservano gli effetti del confinamento Pozzo da 8 nm con strato di GaAsP Pozzo da 8 nm (senza GaAsP) Morfologia delle interfacce Pozzi impilati da 7-5-3 nm con strato di GaAsP

  16. Confronto con i risultati del modello teorico ACCORDO ENTRO IL 2%

  17. Risultati ottenuti Studio e messa a punto delle condizioni di crescita per GaAs e InP Crescita InGaP al match su GaAs Progetto strutture a pozzi quantici Realizzazione di pozzi quantici InGaP/GaAs Studi preliminari per ottimizzazione delle interfacce Confronto con i dati attesi dal progetto Conclusioni • Lavoro aperto • Miglioramento delle interfacce (stechiometria e morfologia) • Punti quantici indotti da strain (stressori di InP) in strutture a pozzi quantici • Studio di adattamento reticolare per celle solari a multigiunzione InGaAs/InGaP fuori match

  18. Ringraziamenti • Gruppo Semiconduttori Dipartimento di Fisica • Prof. L.Tarricone • Dott. M.Longo • Dott. R.Magnanini • Dott. A.Parisini • Sig. S.Vantaggio • IMEM-CNR • Dott. G.Salviati • Dott. C.Bocchi • Dott. L.Lazzarini • Dott. L.Nasi

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