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化合物半導體 AlxGa1 xN/使用設備的 GaN 異質結構分光鏡 Ellipsometry 從科學的 Horiba - 薄膜

包括的事宜

背景
材料
結果
結論

背景

組 III 氮化物和他們的合金是短波光電子設備的最有為的材料例如 LEDs、注入式激光器、光電探測器、完整色彩的顯示和電子設備像 HFETs、 HEMTs 等等。 對於他們的設計和優化層厚度和光學性能詳細知識是重要的。 分光鏡 Ellipsometry 是允許這些必需的物質參數的確定的一個非破壞性的光學描述特性方法。

材料

一種典型的 AlGaN/GaN 異質結構如使用為 LEDs 和晶體管在表 1. 顯示。

AlGaN 0.2-1 µm

GaN 1-2 µm

青玉基體

圖 1. 典型的 AlGaN/GaN 異質結構

GaN 和 AlGaN 影片由 MOCVD (metalorganic 化學氣相沉積) 存款在青玉基體。

分析了下列範例。

表 1. 分析範例

範例

結構

Al 目錄在 AlGaN %

1

GaN/青玉

-

2

GaN/青玉

-

3

AlGaN/GaN/青玉

7

4

AlGaN/GaN/青玉

16

5

AlGaN/GaN/青玉

25

6

AlGaN/GaN/青玉

5

7

AlGaN/GaN/青玉

9

結果

這個工作進行了使用提供重大的好處根據速度、高分辨率評定和實驗通用性的 HORIBA 科學 MM-16 分光鏡 ellipsometerEllipsometric 評定進行了有一個角度 70  ‹的入射在這個光譜範圍 500nm- 800nm。 厚度和光學性能從 SE 數據分析同時被提取了。 當與常規 ellipsometer 平臺比較,液晶模塊化 Ellipsometer 傳送格外高精確度 ellipsometric 角度的 (µ, Δ) 在他們全方位間在一個評定,不用任何靜點。

 

圖 2. 顯示 µ 和Δ光譜範例 1。

適當塑造取決於厚度和 GaN 層的散射。 對於此範例這個結果下列:

AlGaN 0.2-1 µm

GaN 1-2 µm

青玉基體

圖 3. 顯示Ψ和Δ光譜範例 6。

適當塑造取決於厚度和 AlGaN 和 GaN 層散射。 對於範例 6 這個結果下列:

3.6 毫微米 Overlayer

462.1 毫微米 AlGaN

1110.5 毫微米 GaN

青玉基體

對於塑造光學散射使用了一種古典 Lorentz 振盪器散射配方:

 

那裡 E=hω是光子能源。

ε和ε的1 關係2 與 n 和 k 是: εÃ1 = n-k22 和ε=2nk2

下表在波長範圍 500-800nm 總結為範例找到的結果:

表 2. 範例結果

範例

厚度 GaN/nm

厚度 AlGaN/nm

在 633nm 的 n

εS

ωt

„C0

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

作為波長功能的 R.i. 在不同的 Al 含量的表 4 顯示。

 

圖 4. 多種 Al 含量的 R.i. 在 AlGaN

從這些數據通過評估材料的定標曲線可以被設置 (圖 5) 的光學散射允許 Al 目錄的確定在 AlGaN 層的

 

圖 5. Al 含量的定標曲線在 AlGaN

Al 含量可以由下列配方計算:

結論

液晶模塊化分光鏡 Ellipsometry 是化合物半導體異質結構 AlGaN/GaN 的極為準確的描述特性的一個非常好的技術。

使用 MM-16 分光鏡 ellipsometer 它是確定完全結構的膠片厚度和光學散射的一個直接的程序,即使在哪裡這部影片是厚實幾的微米。

AlGaN 合金的光學參數的詳細知識例如為光電子設備設計是關鍵的。

此外,從光學參數定標曲線能被修建提供 Al 目錄的一個迅速和高效的確定在 AlGaN 層的。 因而分光鏡 Ellipsometry 也證明 AlGaN 合金構成確定的一個非破壞性的技術。

此方法可以相等被運用於其他化合物半導體例如 SiGe, II-VI 半導體或者古典 III-V 半導體。

來源: 科學的 HORIBA - 薄膜分部

關於此來源的更多信息请請參觀科學的 HORIBA - 薄膜分部

Date Added: May 21, 2008 | Updated: Jul 15, 2013

Last Update: 15. July 2013 15:50

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