| Название: | Эффективные полупроводниковые лазеры и светодиоды среднего и глубокого УФ диапазонов на основе наногетероструктур AlGaN: разработка физических принципов и технологических подходов. |
| Грантодатель: | РФФИ |
| Область знаний: | 02 - ФИЗИКА И АСТРОНОМИЯ |
| Научная дисциплина: | РФФИ 10-02-90024 Российско-Бсларусский проект "Лазерные гстсроструктуры в системе AlGaN для глубокого ультрафиолетового диапазона: получение методом молекулярно-пучковой эпитаксии с плазменной активацией азота и исследование при оптической и электронно-лу |
| Ключевые слова: | молекулярно-пучковая эпитаксия, плазменная активация азота, полупроводниковые наногетероструктуры, AlGaN, средний и глубокий ультрафиолетовый диапазон, светодиоды, лазеры, дислокации, легирование, электронная структура зон, квантовые ямы, сверхрешетки |
| Время действия проекта: | 2013-2015 |
| Тип: | исследовательский |
| Руководитель(и): | Иванов,СВ |
| Подразделения: | |
| Код проекта: | 13-02-12231 |
| Финансирование 2013 г.: | 3500000,00 |
| Исполнители: |
Жмерик,ВН: лаб. квантоворазмерных гетероструктур (Иванова,СВ)
Карпов,СЮ: None
Кириленко,ДА: лаб. диагностики материалов и структур твердотельной электроники (Брункова,ПН)
Комиссарова,ТА: лаб. квантоворазмерных гетероструктур (Иванова,СВ)
Кузнецова,ЯВ: лаб. диффузии и дефектообразования в полупроводниках (Заморянской,МВ)
Кулагина,ММ: лаб. полупроводниковой квантовой электроники (Гуревича,СА)
Нечаев,ДВ: лаб. квантоворазмерных гетероструктур (Иванова,СВ)
Ратников,ВВ: лаб. дифракционных методов исследования реальной структуры кристаллов (Аргуновой,ТС)
Шевченко,ЕА : лаб. квантоворазмерных гетероструктур (Иванова,СВ)
|
Основной задачей данного междисциплинарного проекта, находящегося на стыке физического материаловедения, нанотехнологии, физики низкоразмерных систем на основе вюрцитных соединений и нанофотоники, является детальное исследование физических и технологических факторов, ограничивающих квантовую эффективность источников спонтанного и лазерного излучения среднего и глубокого ультрафиолетового (УФ) диапазонов (210-355 нм) на основе эпитаксиальных наногетероструктур Al_Ga_{1-x}N с высоким содержанием А1 (0.3<=х<=1.0), а также разработка физических подходов и технологии молекулярно-пучковой эпитаксии с плазменной активацией азота (МПЭ ПА), способных преодолеть или минимизировать влияние этих факторов и обеспечить создание высокоэффективных полупроводниковых лазеров и светодиодов в данном спектральном диапазоне. Проект предполагает исследование специфики поверхностных процессов при МПЭ ПА AlGaN в присутствии плазменно-активированных частиц азота в широком диапазоне стехиометрических условий с целью достижения контролируемого изменения морфологии поверхности от трехмерной (фасетированной) до атомарно гладкой (rms<0.4) с полным отсутствием капельной фазы. Будет разработан комплекс оригинальных технологических методов и конструктивных решений для снижения плотности прорастающих дислокаций в наногетероструктурах AlGaN для случаев гетероэпитаксиального роста на подложках с-сапфира (<10^8см^{-2}) и гомоэпитаксиального роста на подложках AlN (<10^6см^{- 2}), а также исследованы процессы релаксации упругих напряжений в наногетероструктурах AlN/AlGaN с квантовыми ямами (КЯ) и выработаны методы формирования профиля остаточных напряжений в КЯ, способных подавить перестройку валентной зоны AlGaN (при х>0.3), приводящую к нежелательной для светодиодов и лазеров ТМ-поляризации выходного УФ излучения (при lambda<290 нм). Развитие оригинального метода суб-монослойной дискретной эпитаксии в плане создания КЯ AlGaN с градиентным профилем состава, а также намеренное формирование когерентных центров локализации носителей в КЯ будут использованы для управления внутренними поляризационными полями в пироэлектрических наногетероструктурах AlGaN. Впервые при МПЭ ПА соединений Al_Ga_{ 1-x}N (с х>0.3) будет экспериментально исследована возможность использования механизма "пьезолегирования" p-типа слоев AlGaN градиентного состава, с целью уменьшения омических потерь в диодных структурах. Данные исследования должны привести к созданию прототипов УФ светодиодов с выходной мощностью ~2мВт и внешней квантовой эффективностью >1% на с-сапфире в диапазоне lambda=260-350 нм. Для источников УФ лазерного излучения в диапазоне lambda=260-300 нм. выращенных на гетероэпитаксиальных с-сапфировых подложках, планируется достижение рекордно низких пороговых плотностей оптической мощности <200 кВт/смл2 и, возможно, демонстрация первого лазерного диода с lambda<330HM.
