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Assuntos Cobertos
Fundo
Materiais
Resultados
Conclusão
Fundo
Os Iii-Nitretos do Grupo e suas ligas são os materiais os mais prometedores para dispositivos optoelectronic do curto-comprimento de onda tais como o Diodo emissor de luz, os lasers de injecção, os fotodetector, os indicadores de cor completa e os dispositivos electrónicos como HFETs, HEMTs, Etc. Para seus projecto e optimização um conhecimento detalhado da espessura da camada e das propriedades ópticas é essencial. Ellipsometry Espectroscópica é um método óptico não-destrutivo da caracterização que permita a determinação destes parâmetros materiais exigidos.
Materiais
Uma heterostrutura típica de AlGaN/GaN como usada para o Diodo emissor de luz e os transistor é mostrada em Figura 1.
| AlGaN 0.2-1 µm |
| Μm de GaN 1-2 |
| Carcaça da Safira |
Figura 1. heterostrutura Típica de AlGaN/GaN
Os filmes de GaN e de AlGaN foram depositados por MOCVD (depósito de vapor químico metalorganic) em carcaças da safira.
As seguintes amostras foram analisadas.
Amostras da Análise da Tabela 1.
| | | |
| 1 | GaN/Safira | - |
| 2 | GaN/Safira | - |
| 3 | AlGaN/GaN/Safira | 7 |
| 4 | AlGaN/GaN/Safira | 16 |
| 5 | AlGaN/GaN/Safira | 25 |
| 6 | AlGaN/GaN/Safira | 5 |
| 7 | AlGaN/GaN/Safira | 9 |
Resultados
O trabalho foi executado usando o ellipsometer MM-16 espectroscópica Científico de HORIBA que fornece vantagens significativas em termos da velocidade, da medida de alta resolução e da versatilidade experimental. As medidas Elipsométricas foram executadas em um ângulo de uma incidência do ‹de 70 na escala espectral 500nm- 800nm. As espessuras e as propriedades ópticas foram extraídas simultaneamente da análise de dados do SE. Quando comparada às plataformas convencionais do ellipsometer, a Modulação Ellipsometer do Cristal Líquido entrega a precisão excepcionalmente alta para os ângulos elipsométricos (µ, Δ) através de sua série completa em uma medida, sem nenhuns pontos inoperantes.
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Figura 2. mostra o µ e espectros de Δ da amostra 1.
A espessura e a dispersão da camada de GaN foram determinadas pela modelagem apropriada. Para esta amostra o resultado é o seguinte:
| AlGaN 0.2-1 µm |
| Μm de GaN 1-2 |
| Carcaça da Safira |
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Figura 3. mostra os espectros de Ψ e de Δ da amostra 6.
A espessura e a dispersão do AlGaN e da camada de GaN foram determinadas pela modelagem apropriada. Para a amostra 6 o resultado é o seguinte:
| 3,6 nanômetro Overlayer |
| 462,1 nanômetro AlGaN |
| 1110,5 nanômetro GaN |
| Carcaça da Safira |
Para a modelagem das dispersões ópticas uma fórmula clássica da dispersão do oscilador de Lorentz foi usada:
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onde E=hω é a energia do fotão.
A relação do ε1 e do ε2 com n e k é: εÃ1 = n-k22 e ε=2nk2
A seguinte tabela resume os resultados encontrados para as amostras na escala de comprimento de onda 500-800nm:
Resultados da Amostra da Tabela 2.
| | | | | | | |
| 1 | 2402 | 0 | 2,361 | 5,19 | 6,76 | 0,1 |
| 2 | 2466 | 0 | 2,353 | 5,16 | 6,78 | 0,1 |
| 3 | 1283 | 332 | 2,331 | 5,07 | 6,85 | 0,2 |
| 4 | 1180 | 254 | 2,299 | 5,00 | 7,56 | 0,3 |
| 5 | 1128 | 401 | 2,292 | 4,93 | 7,11 | 0,5 |
| 6 | 1111 | 462 | 2,340 | 5,09 | 6,68 | 0,2 |
| 7 | 1124 | 602 | 2,336 | 5,08 | 6,75 | 0,2 |
O R.I. em função do comprimento de onda é mostrado em figura 4 para concentrações diferentes do Al.
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Figura 4. R.I. para várias concentrações do Al em AlGaN
Destes dados uma curva de calibração pode ser setup que permita a determinação do índice do Al na camada de AlGaN avaliando a dispersão óptica do material (figura 5)
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Figura 5. curva de Calibração para a concentração do Al em AlGaN
A concentração do Al pode ser calculada pela seguinte fórmula:
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Conclusão
A Modulação Ellipsometry Espectroscópica do Cristal Líquido é uma técnica excelente para a caracterização altamente exacta da heterostrutura AlGaN/GaN do semicondutor composto.
Usando o ellipsometer MM-16 espectroscópica é um procedimento directo para determinar a espessura de filme e as dispersões ópticas da estrutura completa mesmo onde o filme é diversos mícrons grossos.
O conhecimento detalhado dos parâmetros ópticos de ligas de AlGaN é crucial por exemplo para o projecto de dispositivos opto-eletrônicos.
Além Disso, dos parâmetros ópticos uma curva de calibração podia ser construída para fornecer uma determinação rápida e eficiente do índice do Al nas camadas de AlGaN. Assim Ellipsometry Espectroscópica igualmente prova uma técnica não-destrutiva para a determinação da composição da liga de AlGaN.
Este método pode ingualmente ser aplicado a outros semicondutores compostos tais como SiGe, a semicondutores de II-VI ou aos semicondutores clássicos de III-V.
Source: HORIBA Científico - Divisão dos Filmes Finos
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