Dr. Ing. Karla Kuldová
Laboratoř optické spektroskopie/LABONIT byla vybudována v roce 2015 v rámci projektu LABONIT. Projekt LABONIT je zaměřen na vývoj a výzkum monokrystalických heterostruktur skládajících se z tenkých vrstev nitridových polovodičů vhodných pro luminiscenční aplikace s akcentem na rychlé nebo vysoce efektivní scintilátory (pro využití např. v rastrovací elektronové mikroskopii nebo počítačové tomografii).
Pro přípravu kvalitních vzorků je vždy nutná rychlá charakterizace připravených heterostruktur v rámci jedné laboratoře, součástí projektu bylo tedy i vybudování Laboratoře optické spektroskopie/LABONIT pro diagnostiku a charakterizaci připravených nitridových nanoheterostruktur. Za tím účelem byl pořízen Konfokální Ramanovský a luminiscenční spektrometr LabRAM HR Evolution (obr. 1), využívající spektrálních metod s vysokým prostorovým a spektrálním rozlišením v rozsahu teplot od kapalného He až po pokojovou teplotu. Zároveň umožňuje i 2D a 3D zobrazování pomocí optického konfokálního mikroskopu, což usnadní a velmi zrychlí vyhodnocení kvality připravované struktury požadované technology (obr. 2). Spektrometr je vybaven dvěma excitačními lasery (He-Cd laser; 325 nm a SHG Nd:YAG; 532 nm) a dvěma CCD detektory pokrývajícími spektrální oblast 220-1100 nm. Spojením Ramanovy a luminiscenční spektroskopie s konfokální mikroskopií lze měřit při prostorovém rozlišení lepším než jeden mikrometr, s vysokým spektrálním rozlišením a pomocí 3D mapování určovat i hloubkové profilování s možností chemické diferenciace. Tento přístroj je zařízením, které dokáže charakterizovat nitridy bezprostředně po jejich výrobě. Výsledky charakterizace jsou využity ke studiu fyzikálních vlastností nových nitridových heterostruktur a jako zpětná vazba ke zdokonalení technologie přípravy struktur.
Obr. 1: Konfokální Ramanovský a luminiscenční spektrometr LabRAM HR Evolution.
Polovodičová heterostruktura GaN/InGaN vyrobená technologickou skupinou MOVPE/LABONIT. Vpravo fotografie části povrchu o rozměrech 40 x 40 mikrometrů (to odpovídá tloušťce jemného lidského vlasu); zelená tečka je stopa laseru, který celou plochu postupně skenuje. Vlevo mapa intenzit Ramanových spekter ze stejné oblasti (světlá místa odpovídají nejvyšší intenzitě); laser při skenování v materiálu vybudí Ramanův rozptyl, příklad Ramanova spektra z jednoho místa na mapě je v pravém horním rohu mapy (červená křivka), celá mapa pak ukazuje kolísání intenzity Ramanova signálu v závislosti na morfologii povrchu.