מאמר זה מתאר את הצמיחה של הסרטים האפיציריים של Mg3n2 ו zn3N2 על mgo מצעים על ידי בסיוע פלזמה מולקולרי קרן הקורה עם N2 גז כמו מקור החנקן וניטור הצמיחה האופטית.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
מאמר זה מתאר את הצמיחה של הסרטים האפיציריים של Mg3n2 ו zn3N2 על mgo מצעים על ידי בסיוע פלזמה מולקולרי קרן הקורה עם N2 גז כמו מקור החנקן וניטור הצמיחה האופטית.
מאמר זה מתאר הליך לגידול Mg3n2 ו-zn3n2 סרטים על-ידי כאפיאקטיות בסיוע פלזמה של קרן מולקולרית (mbe). הסרטים גדלים על 100 מוכוונת MgO מצעים עם N2 גז כמו מקור החנקן. השיטה להכנת מצעים ותהליך הגדילה של MBE מתוארים. הכיוון ואת הסדר הגבישי של משטח המצע והסרט מנוטרים על ידי השתקפות אנרגיה גבוהה עקיפה של אלקטרון (RHEED) לפני ובמהלך הצמיחה. השתקפות השתקפות של משטח המדגם נמדדת במהלך הצמיחה עם לייזר Ar-ion עם אורך גל של 488 ננומטר. על-ידי התאמת התלות הזמנית של ההשתקפות למודל מתמטי, נקבע המדד השבירה, מקדם ההכחדה האופטי וקצב הצמיחה של הסרט. פלופי המתכת נמדדים באופן עצמאי כפונקציה של הטמפרטורות בתאי האפיתוך באמצעות צג גביש קוורץ. שיעורי צמיחה אופייני הם 0.028 ננומטר/s בטמפרטורות הצמיחה של 150 ° צ' ו 330 ° צ' עבור Mg3n2 ו zn3n2 סרטים, בהתאמה.
II3-V2 חומרים הם מחלקה של מוליכים למחצה שקיבלו תשומת לב יחסית מן הקהילה מחקר מוליך למחצה לעומת III-V ו-II-VI מוליכים למחצה1. Mg ו Zn nitrides, Mg3n2 ו-zn3N2, הם אטרקטיבי עבור יישומי הצרכן משום שהם מורכבים אלמנטים שונים ולא רעילים, מה שהופך אותם זול וקל למחזר בניגוד לרוב III-V ו-II-VI מוליכים למחצה מורכבים. הם מציגים מבנה אנטי-ביקסוניט בקריסטל דומה למבנה של קפה2 , עם אחד האנשים האחרים הנמצאים בשטח מאוכלס בחצי,3,4,5. הם שניהם הפער להקה ישירה חומרים6, מה שהופך אותם מתאימים יישומים אופטיים7,8,9. פער הלהקה של Mg3N2 הוא בספקטרום גלוי (2.5 eV)10, ואת הפער הלהקה של zn3N2 הוא בסמוך-אינפרא אדום (1.25 eV)11. כדי לחקור את המאפיינים הפיזיים של חומרים אלה ואת הפוטנציאל שלהם עבור יישומי המכשיר האלקטרוני והאופטי, זה קריטי כדי להשיג איכות גבוהה, סרטי קריסטל יחיד. רוב העבודה על חומרים אלה עד היום בוצעה על הסרטים אבקות או פוליגביניים שנעשו על ידי התזה תגובתי12,13,14,15,16, . שבע עשרה
מולקולרית הקרן (MBE) היא שיטה מפותחת ומגוונת עבור הצומח בודד קריסטל מתחם סרטים מוליכים למחצה18 כי יש פוטנציאל להניב חומרים באיכות גבוהה באמצעות סביבה נקייה מקורות היסודות טוהר גבוהה. בינתיים, MBE פעולה תריס מהירה מאפשר שינויים בסרט בסולם השכבות האטומי ומאפשר בקרת עובי מדויק. נייר זה מדווח על התפתחותם של Mg3n2 ו zn3n2 הסרט האפיציאני ב-mgo מצעים על ידי פלזמה, באמצעות הטוהר הגבוה zn ו-Mg כמו מקורות אדים ו-N2 גז כמו מקור החנקן.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
1. MgO הכנה מצע
הערה: מסחרי חד צדדי אפינפרין-מלוטש (100) מונחה גביש יחיד מרובע מצעים מרובעים (1 ס מ x 1 ס מ) היו מועסקים עבור X3N2 (x = Zn ו-Mg) סרט דק הצמיחה.
2. מבצע של VG V80 MBE
3. טעינת מצע
4. מדידות השטף מתכת
5. פלזמה חנקן
6. באתרו, פיזור אור לייזר
7. קביעת קצב הצמיחה
1
(1-a)
(1-ב)
(1-c)
(1-d)הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
האובייקט השחור בכניסה באיור 5B הוא תצלום של כמבוגר 200 ננומטר zn3N2 סרט דק. באופן דומה, האובייקט הצהוב בכניסה באיור 5C הוא כמו גדל 220 nm Mg3N2 סרט דק. הסרט הצהוב הוא שקוף במידה שהוא קל לקריאה טקסט הממוקם מאחורי הסרט10.
המשטח של המצע והסרטים היו מנוטרים באתרו על ידי rheed. ...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
מגוון שיקולים מעורב בבחירת מצעים והקמת תנאי הצמיחה הממטב את התכונות המבבניות והאלקטרוניות של הסרטים. מצעים MgO מחוממים בטמפרטורה גבוהה באוויר (1000 ° c) כדי להסיר את זיהום הפחמן מפני השטח ולשפר את הסדר הגבישי במשטח המצע. ניקוי אולטרה סאונד ב אצטון היא שיטה חלופית טובה כדי לנקות את מצעים MgO.
The (400) השיא עקיפה של קרני רנטגן עבור Zn3N2 הסרטים נמצא צר יותר כאשר הסרט גדל בטמפרטורה גבוהה, מצעים mgo לעומת כאשר גדל על מצעים בלתי מאוגלים. קבוע הסריג של MgO (0.421 nm) הוא קטן ב...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
. למחברים אין מה לגלות
עבודה זו נתמכה על ידי מדעי הטבע והמועצה לחקר ההנדסה של קנדה.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| (100) | רקיק אוניברסיטת | 214018 | צד אחד מלוטש |
| אצטון | פישר כימיקלים | 170239 | 99.8% |
| לייזר ארגון | לייזר לקסל לייזר | 00-137-124 | אורך גל גלוי של 488 ננומטר, הספק פלט של 350 mW |
| מסוק | מערכת המחקר של סטנפורד | SR540 | תדר מרבי: 3.7 קילו-הרץ |
| מגבר נעילה | מערכת המחקר של סטנפורד | 37909 | DSP SR810, מקסימום תדר: 100 קילו-הרץ |
| מגנזיום | UMC | MG6P5 | 99.9999% |
| מערכת MBE | VG Semicon | V80H0016-2 SHT 1 | V80H-10 |
| מתנול | אלפא Aesar | L30U027 | חצי כיתה 99.9% |
| חנקן | Praxair | 402219501 | 99.998% |
| חמצן | Linde Gas | 200-14-00067 | > 99.9999% |
| מקור פלזמה | SVT Associates | SVTA-RF-4.5PBN | PBN, צמצם 0.11 אינץ', ציין אורך: 12 אינץ' – 20 אינץ' |
| Si photodiode | ניופורט | 2718 | 818-UV משופר, 200 - 1100 ננומטר |
| אבץ | אלפא אסאר | 7440-66-6 | 99.9999% |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.