Abstrakti
Tässä työssä on tutkittu galliumnitridin ja indiumgalliumnitridin käyttäytymistä kun niitä säteilytetään matalaenergisella elektronisuihkulla (engl., low energy electron beam irradiation, LEEBI). Tämän lisäksi tutkittiin ja valmistettiin periodisia hopearaidoituksia, jonka tavoitteena oli aikaansaada plasmonikytkentään perustuva valon emission lisäys. Sekä hopearaitojen, että LEEBI:n vaikutusta tutkittiin fotoluminesenssiin (engl., photoluminescence, PL) perustuvin mittauksin. Lisäksi hopearaitojen ominaisuuksia mitattiin käyttäen reflektometriaa.
On osoitettu, että LEEBI aiheuttaa selvän vaimenemisen valon emission intensiteetissä metallo-orgaanisella kaasufaasiepitaksialla valmistetuissa InGaN kvanttikaivoissa (engl., quantum well, QW) sekä GaN-kalvoissa. Vaimeneminen on voimakkaampaa LEEBI-säteilyannoksen kasvaessa. Vaimeneminen on myös voimakkaampaa pienemmillä elektronien liike-energioilla. Tämä täsmää hyvin elektronisäteen energian tunkeutumisprofiilin kanssa.
Vaimenemisen aiheuttavaa mekanismia on tutkittu positroniannihilaatiospektroskopialla (PAS). Mittaukset paljastavat, että LEEBI aktivoi valmistuksen aikana muodostuneita galliumvakansseja (VGa), jotka ovat muuten passiivisia. Toisin sanoen ne eivät vaikuta PL-signaaliin eivätkä näy PAS:ssa. Vakanssien passivaatiomekanismismi liittynee kompleksien muodostumiseen vedyn kanssa. Erityisesti VGa -3H kompleksi ei näy PAS-mittauksissa ja on neutraali. Koska vaimeneminen on identtistä näytteiden välillä, jotka on kasvatettu vedyssä ja typessä, voidaan todeta että vedyn lähde ei ole kantajakaasu. Näytteiden lämmittäminen palauttaa osan luminesenssin intensiteetistä. Todennäköisesti näytteen sisäinen vetydiffuusio uudelleenpassivoi vakansseja.
Olemme kehittäneet pintarakenteen (poly)vinyyliakoholilla (PVA) peitetyistä hopeananoraidoista InGaN QW-rakenteen päälle. Hopearaidat voivat difraktoida valokanavamoodeja GaN- ja PVA-kerroksista, lisäten näin merkittävästi valon ulospääsyä rakenteesta. Tällä yksinkertaisella tekniikalla on saavutettu lähes 3-kertainen valon intensiteetti verrattuna käsittelemättömään näytteeseen.
Julkaisun otsikon käännös | Galliumnitridin säteilytys matalaenergisellä elektronisuihkulla |
---|---|
Alkuperäiskieli | Englanti |
Pätevyys | Tohtorintutkinto |
Myöntävä instituutio |
|
Valvoja/neuvonantaja |
|
Kustantaja | |
Painoksen ISBN | 978-952-60-5444-5 |
Sähköinen ISBN | 978-952-60-5445-2 |
Tila | Julkaistu - 2013 |
OKM-julkaisutyyppi | G5 Artikkeliväitöskirja |
Tutkimusalat
- galliumnitridi
- elektronisäteily
- optinen laatu