Laboratoř

V roce 2015 byla zakoupena moderní technologická aparatura pro přípravu polovodičových nitridových struktur AIXTRON CCS 3×2 FT od stejnojmenné firmy Aixtron. Tyto sloučeniny, heterostruktury ze sloučeninových AIIIBV polovodičů GaN, AlN, InN a jejich ternární směsi, jsou připravovány metodou MOVPE -- epitaxe z organokovových sloučenin. Kombinováním vrstev těchto polovodičů, jejich dotováním a změnami růstových parametrů lze připravit pestrá škála polovodičových heterostruktur s různými možnostmi aplikací. Na této aparatuře se připravují heterostruktury s kvantově rozměrnými prvky, kvantovými jamami a supermřížkami pro využití např. v aktivních oblastech scintilátorů, detektorů a tranzistorů.

 
     

 

Prekurzory:

  • TMGa trimetylgallium (CH3)3Ga

  • TEGa trietylgallium (C2H5)3Ga

  • TMIn trimetylindium (CH3)3In

  • TMAl trimetylaluminium (CH3)3Al

  • Amoniak NH3

 

Dopování:

  • Silan SiH4

  • German GeH4

  • Bis(cyklopentadienyl)magnezium Mg(cp)2

 

 Pokud chceme dosáhnout n-typové nebo p-typové dotace epitaxních vrstev, musíme do směsi plynů při epitaxi přidat ještě nepatrné množství jiných vhodných prekurzorů. Silan SiH4 nebo german GeH4 můžeme použít jako n-typové dopanty pro vrstvy GaN. Křemík či germanium vzniklé rozkladem prekurzoru se totiž při epitaxním růstu většinou zabudovává v krystalové mříži na místa Ga a působí proto jako n-typová příměs. Těchto plynů se však do směsi připouští jen velice málo, v krystalu totiž musí být řádově asi 1 atom Si na 100 000 atomů Ga a N. Jako p-typová příměs se používá hořčík ze zdrojové molekuly Mg(cp)2 bis(cyklopentadienyl)magnesium, ve které je atom hořčíku obklopen dvěma molekulami cyklopentadienu C5H5 jako sendvič.

In-situ monitorování růstu

EpiCurve TT je víceúčelové in-situ (v reálném čase) měření vybavení založené na měření několika spektroskopických optických veličin: spektroskopická reflektance R, teplota TT (true temperature) a prohnutí substrátu K.
Reflektance R je měřena na třech vlnových délkách, při kterých je možné pozorovat Fabry-Perotovy oscilace: 405 nm - vhodná pro analýzu drsnosti povrchu, kvalitu rozhraní nebo zabudovávání dopantů, 633 nm - vhodná pro sledování rychlosti růstu a analýzu tlouštěk a 905 nm - vhodná pro analýzu tlouštěk při vysoké rychlosti růstu a korekci měření teploty. Samotné měření teploty je založeno na principu pyrometrie s korekcí emisivity povrchu (950 nm, 400°C - 1300 °C).
Prohnutí substrátu K je měřeno vyhodnocením vzdálenosti stop dvou původně rovnoběžných laserových paprsků, které se po odrazu můžou oddálit nebo přiblížit. Toto prohnutí může být způsobeno buď pnutím vlivem depozice materiálu s rozdílnou velikostí krystalové mříže, nebo při změně teploty v reaktoru, když struktura obsahuje materiály s různým teplotním koeficientem roztažnosti.
K vyhodnocení naměřených dat slouží software EpiNet od fy LayTec.

Pro zvýšení reprodukovatelnosti průtoku organokovové sloučeniny TMIn je do jeho přívodní trubičky vřazeno zařízení Epison, které měří reálnou koncetraci tohoto prekurzoru pomocí porovnání rychlosti ultrazvuku pro čistý nosný plyn a pro nosný plyn s párami organokovu. Zároveň je zařazena zpětná vazba, pomocí které se korigují průtoky plynů tak, aby množství TMIn dávkovaného do reaktoru bylo konstantní.

 

 

Starší technologická aparatura MOVPE AIXTRON 200, pomocí které byly ve Fyzikálním ústavu AV ČR, v.v.i.  připravovány heterostruktury sloučeninových AIIIBV polovodičů GaAs, AlAs, InAs, GaSb, AlSb, InSb a jejích ternárních směsí, jako např. AlGaAs, InGaAs nebo GaAsSb, a která za téměř dvacet pět let vyprodukovala přes 2500 vzorků, byla včetně in situ monitorovacího zařízení LayTec EpiRAS 200TT v roce 2022 přesunuta do Polska, kde ve firmě Photin bude dál produkovat zajímavé struktury na bázi arsenidů a antimonidů. Její místo v renovované laboratoři zaujala modernější technologická aparatura AIX 200/4 RF-S, ta se momentálně kompletuje, oživuje a doufejme brzy spustí.

.

 

 

 

 

Dostupné diagnostické techniky spolupracujících laboratoří:

Historie laboratoře