Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Engineering
Click here for the English version

Engineering

الجرافين بمساعدة شبه فان دير والز Epitaxy من فيلم ALN على الركيزة الياقوتية نانو منقوشة لضوديات الأشعة فوق البنفسجية الباعثة للضوء

Published: June 25, 2020 doi: 10.3791/60167
Automatic Translation
*1,2, *3, 1,2, 1,2, 2,4, 1,2, 5, 1,2
1State Key Laboratory of Solid-State Lighting, Institute of Semiconductors, Chinese Academy of Sciences, 2Center of Materials Science and Optoelectronics Engineering, University of Chinese Academy of Science, 3Center for Nanochemistry (CNC), Beijing National Laboratory for Molecular Science, College of Chemistry and Molecular Engineering, Peking University, 4State Key Laboratory of Superlattices and Microstructures, Institute of Semiconductors, Chinese Academy of Sciences, 5Electron Microscopy Laboratory, School of Physics, Peking University
* These authors contributed equally

Summary

يتم تقديم بروتوكول للنمو بمساعدة الجرافين لأفلام AlN عالية الجودة على الركيزة الياقوتية المنقوشة على نانو.

Abstract

يوضح هذا البروتوكول طريقة للنمو السريع بمساعدة الجرافين و جامعة AlN على الركيزة الياقوتية النانوية (NPSS). تزرع طبقات الجرافين مباشرة على NPSS باستخدام ترسب بخار كيميائي غير محفز لضغط الغلاف الجوي (APCVD). من خلال تطبيق النيتروجين التفاعلي النقش الأيون (RIE) معالجة البلازما، يتم إدخال عيوب في فيلم الجرافين لتعزيز التفاعل الكيميائي. خلال ترسب البخار الكيميائي العضوي (MOCVD) نمو AlN ، فإن هذا المخزن المؤقت للجرافين المعالج بلازما N يمكّن AlN من النمو السريع ، ويتم تأكيد الدمج على NPSS عن طريق المجهر الإلكتروني المسح المقطعي (SEM). ثم يتم تقييم الجودة العالية للـ ALN على الجرافين-NPSS بواسطة منحنيات هزاز الأشعة السينية (XRCs) مع عرض ضيق (0002) و (10-12) عرض كامل بنصف الحد الأقصى (FWHM) كـ 267.2 قوس ثانية و 503.4 arcsec على التوالي. بالمقارنة مع NPSS العارية، يظهر نمو AlN على الجرافين-NPSS انخفاضًا كبيرًا في الإجهاد المتبقي من 0.87 GPa إلى 0.25 Gpa ، استنادًا إلى قياسات Raman. تليها AlGaN آبار الكم متعددة (MQWS) النمو على الجرافين - NPSS ، AlGaN القائم على الأشعة فوق البنفسجية العميقة الباعث للضوء الصمامات الثنائية (المصابيح DUV) هي ملفقة. كما تُظهر المصابيح الضوئية المفبركة للضبي الضوئي أداءً واضحاً معززاً. يوفر هذا العمل حلا جديدا لنمو عالية الجودة ALN وتصنيع عالية الأداء DUV-المصابيح باستخدام عملية أقصر وأقل التكاليف.

Introduction

AlN و AlGaN هي المواد الأكثر أهمية في DUV-المصابيح1،2، والتي استخدمت على نطاق واسع في مختلف المجالات مثل التعقيم ، وعلاج البوليمر ، والكشف الكيميائي الحيوي ، غير خط من الاتصال البصر ، والإضاءة الخاصة3. بسبب عدم وجود ركائز جوهرية، AlN heteroepitaxy على ركائز الياقوت من قبل MOCVD أصبح الطريق التقني الأكثر شيوعا4. ومع ذلك ، فإن عدم تطابق شعرية كبيرة بين AlN والزفير الياقوت يؤدي إلى تراكم الإجهاد5،6، الاضطرابات عالية الكثافة ، وأخطاء التراص7. وبالتالي، يتم تقليل كفاءة الكم الداخلية من المصابيح8. في العقود الأخيرة، تم اقتراح استخدام الياقوت المنقوش كركائز (PSS) للحث على النمو الجانبي الظهاري AlN (ELO) لحل هذه المشكلة. بالإضافة إلى ذلك، تم إحراز تقدم كبير في نمو القوالب9،10،11. ومع ذلك، مع معامل التصاق السطح العالي والطاقة الترابط (2.88 eV لN)، والذرات لديها انخفاض الحركة السطحية الذرية، ونمو AlN يميل إلى أن يكون وضع نمو الجزيرة ثلاثية الأبعاد12. وهكذا، فإن النمو الإكسي لأفلام الـN على NPSS أمر صعب ويتطلب سمكاً أعلى من الدمج (أكثر من 3 ميكرومتر) من ذلك على ركائز الياقوت المسطحة، مما يسبب وقت نمو أطول ويتطلب تكاليف عالية9.

في الآونة الأخيرة، الجرافين يظهر إمكانات كبيرة لاستخدامها كطبقة عازلة لنمو AlN بسبب الترتيب سداسية من sp2 ذرات الكربون المهجنة13. بالإضافة إلى ذلك، فإن شبه فان دير والز epitaxy (QvdWE) من الجرافين على الجرافين قد يقلل من تأثير عدم التطابق ومهدت الطريق الجديد لنمو AlN14،15. لزيادة التفاعل الكيميائي للجرافين، استخدم Chen et al. N2البلازما المعالجة الجرافين كطبقة عازلة وحدد QvdWE من أفلام AlN و GaN عالية الجودة8، مما يدل على استخدام الجرافين كطبقة عازلة.

الجمع بين N2البلازما المعالجة الجرافين technic مع ركائز NPSS التجارية، وهذا البروتوكول يقدم طريقة جديدة للنمو السريع وتكديس من الن على الركيزة الجرافين-NPSS. يتم تأكيد سمك الاندماج تماما من الن على الجرافين-NPSS أن يكون أقل من 1 ميكرومتر، وطبقات AlN الظهارية هي ذات جودة عالية والإجهاد الإفراج. هذه الطريقة تمهد الطريق الجديد لإنتاج قالب ALN الشامل ويظهر إمكانات كبيرة في تطبيق ALGaN المستندة إلى المصابيح DUV.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

تنبيه: العديد من المواد الكيميائية المستخدمة في هذه الطرق هي شديدة السمية والمسرطنة. يرجى مراجعة جميع أوراق بيانات سلامة المواد ذات الصلة (MSDS) قبل الاستخدام.

1- إعداد نظم NPSS بواسطة الطباعة الحجرية النانوية (NIL)

  1. ترسب SiO2 فيلم
    1. غسل 2 "ج الطائرة الركيزة الياقوت المسطحة مع الإيثانول تليها المياه ديونيد ثلاث مرات.
    2. جفف الركيزة ببندقية النيتروجين.
    3. إيداع 200 نانومتر SiO2 فيلم على الركيزة الياقوتية المسطحة بواسطة البلازما المعززة ترسيب بخار كيميائي (PECVD) تحت 300 درجة مئوية. معدل الترسب هو 100 نانومتر / دقيقة.
  2. الغزل نانويمبرينت مقاومة
    1. اغسل الركيزة الياقوتية بالإيثانول متبوعاً بالماء غير المتأين 3x.
    2. جفف الركيزة ببندقية النيتروجين.
    3. تدور 200 نانويمبرينت مقاومة (NIR) TU-2 على الركيزة الياقوت مسطحة في 3000 ص / دقيقة لمدة 60 s.
  3. بصمة اللدائن الحرارية
    1. وضع قالب منقوشة على نانويمبرينت مقاومة فيلم البوليمر.
    2. تطبيق الضغط العالي كما 30 بار في 60 درجة مئوية لتسخين الركيزة الياقوت إلى أعلى درجة حرارة انتقال الزجاج من البوليمر.
    3. تعرض للإشعاع فوق البنفسجي لمدة 60 s والحفاظ على 120 s بعد إيقاف مصدر الأشعة فوق البنفسجية لترسيخ NPR TU-2.
    4. يبرد الركيزة الياقوت والعفن إلى درجة حرارة الغرفة (RT).
    5. أطلق القالب.
  4. نقل النقش
    1. حفر الركيزة الياقوت يتعرض من الثقوب نانو على NIR بواسطة الاستقرائي البلازما مقرونة النقش الايون التفاعلي (ICP-RIE) مع BCl3 لنقل النمط على الركيزة الياقوت. السلطة الحفر هو 700 واط والوقت الحفر هو 3 دقائق.
    2. إزالة المتبقية NPR TU-2 بواسطة O2 بلازما النقش في نظام RIE لمدة 20 s. الضغط الحفر هو 5 mTorr والسلطة الحفر هو 100 W. وأخيرا، فإن عرض المناطق التي لا يُنقَي بها هو 300 نانومتر، وعمقه 400 نانومتر. فترة نمط 1 μm.
      ملاحظة: لا يوجد هو الطريقة الوحيدة للحصول على NPSS. ويتم تسويق هذه الخدمات ويمكن شراؤها في أماكن أخرى.

2- نمو الجرافين في الجرافين على نظم الأنباء النووية

  1. شطف NPSS مع الأسيتون والإيثانول والماء غير المؤين 3x.
  2. جفف NPSS ببندقية النيتروجين.
  3. تحميل NPSS في فرن درجة حرارة عالية ثلاث مناطق لمنطقة درجة حرارة طويلة، مسطحة. سخني الفرن إلى 1050 درجة مئوية ثم ثبت لمدة 10 دقائق تحت 500 sccm Ar و 300 sccm H2
  4. إدخال 30 sccm CH4 في غرفة رد الفعل لنمو الجرافين على NPSS لمدة 3 ساعة. بعد نمو الجرافين، إيقاف CH4 وتبريد طبيعي.

3. N2-علاج البلازما

  1. شطف الجرافين-NPSS مع المياه الأيونية.
  2. جفف NPSS ببندقية النيتروجين.
  3. حفر الجرافين-NPSS بواسطة N2-البلازما مع معدل تدفق N2 من 300 sccm ل30 ثانية وقوة 50 واط في غرفة النقش الأيون التفاعلي (RIE).

4. MOCVD نمو من النا على الجرافين - NPSS

  1. تحرير وصفة MOCVD لنمو AlN وتحميل الجرافين-NPSS ونظيره NPSS في غرفة MOCVD محلية الصنع.
  2. بعد التدفئة لمدة 12 دقيقة ، استقرت درجة الحرارة عند 1200 درجة مئوية. تقديم 7000 sccm H2 كما المحيطة، 70 sccm تريميثيلاموميوم (TMAl)، و 500 sccm NH3 لنمو ALN لمدة 2 ساعة.

5. MOCVD نمو AlGaN MQWs

  1. خفض درجة حرارة غرفة MOCVD إلى 1130 درجة مئوية لتنمو 20-فترة AlN (2 نانومتر) / Al0.4غا 0.4نيوتن (2 نانومتر) طبقة فائقة (SL) مع التغيرات الدورية في تدفق TMAl لضبط مكون الترسب. الغاز المحيط هو H2. معدلات تدفق الخلد من TMAl، TMGa، وNH3 للN هي 50 sccm، 0 sccm، و 1000 sccm؛ ولـ AlGaN هي 32 sccm و 7 sccm و 2500 sccm على التوالي.
  2. خفض درجة حرارة غرفة MOCVD إلى 1002 درجة مئوية وإدخال تدفق السيليكان لنمو 1.8 μm ن- العال0.55غا0.45طبقة N. الغاز المحيط هو H2 وتركيز N-نوع AlGaN هو 5 × 1018 سم-3.
  3. تنمو 5-فترة آل0.6Ga0.4N (3 نانومتر) / Al0.5Ga0.5N (12 نانومتر) MQWs عن طريق التبديل TMAl من 24 sccm إلى 14 sccm، و TMGa من 7 sccm إلى 8 sccm، لكل فترة في 1002 درجة مئوية. الغاز المحيط هو H2.
  4. إيداع 50 نانومتر Mg-doped p- Al0.65Ga0.35N طبقة حجب الإلكترون (EBL) عند 1002 درجة مئوية. معدلات تدفق الخلد من TMAl، TMGa، وNH3 هي 40 sccm، 6 sccm، و 2500 sccm. الغاز المحيط هو H2.
  5. إيداع 30 نانومتر p-Al0.5Ga0.5N طبقة الكسوة مع تدفق NH3 من 2500 sccm. الغاز المحيط هو H2.
  6. إيداع 150 نانومتر ف- GaN طبقة الاتصال مع تدفق NH3 من 2500 sccm. الغاز المحيط هو H2. معدلات تدفق الخلد من TMGa وNH3 هي 8 sccm و 2500 sccm. تركيز ثقب P-AlGaN هو 5.4 × 1017 سم-3.
  7. خفض درجة حرارة غرفة MOCVD إلى 800 درجة مئوية وطبقات من نوع ف مع N2 لمدة 20 دقيقة. الغاز المحيط هو N2.

6. تلفيق من AlGaN مقرها المصابيح دوف

  1. الغزل photoresist 4620 على الرقاقات والطباعة الحجرية. التعرض للأشعة فوق البنفسجية الوقت، وتطوير الوقت، والشطف هي 8 s، 30 s، و 2 دقيقة، على التوالي.
  2. نقش برنامج المقارنات الدولية من ف- غان. قوة الحفر، والضغط النقش، ومعدل الحفر من غاون هي 450 W، 4 متر تور، و 5.6 نانومتر / ث، على التوالي.
  3. وضع العينة في الأسيتون في 80 درجة مئوية لمدة 15 دقيقة تليها غسل العينة مع الإيثانول والمياه ديوند 3x.
  4. الغزل التصوير السلبي NR9 والطباعة الحجرية. إن وقت التعرض للأشعة فوق البنفسجية، ووقت التطور، ووقت الشطف هي 12 s و 20 s و 2 دقيقة على التوالي.
  5. غسل العينة مع الأسيتون والإيثانول، والمياه ديوند 3x.
  6. قم بإيداع التبخير Ti/Al/Ti/Au بواسطة تبخر الشعاع الإلكتروني (EB).
  7. تدور السلبية photoresist NR9 والطباعة الحجرية. إن وقت التعرض للأشعة فوق البنفسجية، ووقت التطور، ووقت الشطف هي 12 s و 20 s و 2 دقيقة على التوالي.
  8. غسل العينة مع الأسيتون والإيثانول، والمياه ديوند 3x دون ultrasonication.
  9. إيداع ني / الاتحاد الافريقي عن طريق EB التبخر.
  10. غسل العينة مع الإيثانول والمياه ديوند 3x لتنظيف العينة.
  11. إيداع 300 نانومتر SiO2 بواسطة البلازما تعزيز ترسب بخار كيميائي (PECVD). درجة حرارة الترسيب هي 300 درجة مئوية ومعدل الترسيب هو 100 نانومتر / دقيقة.
  12. تدور photoresist 304 والطباعة الحجرية. التعرض للأشعة فوق البنفسجية الوقت، وتطوير الوقت، والشطف هي 8 s، 1 دقيقة، و 2 دقيقة، على التوالي.
  13. غمر الرقاقة في محلول HF 23٪ لمدة 15 s.
  14. غسل العينة مع الإيثانول والمياه ديونز 3x وجافة مع بندقية النيتروجين.
  15. إيداع Al/Ti/Au بواسطة تبخر EB بعد التصوير الضوئي. عملية الطباعة الضوئية هي نفسها التي تم تنفيذها في الخطوات 6.4-6.7.
  16. غسل العينة مع الإيثانول والمياه ديوند 3x.
  17. طحن وتلميع الياقوت إلى 130 ميكرومتر عن طريق تلميع الميكانيكية.
  18. غسل العينة مع حل dewaxing والمياه ديوند.
  19. قطع رقاقة كله إلى قطع من 0.5 ملم × 0.5 ملم مع أجهزة الليزر وقطعها إلى رقائق باستخدام dicer الميكانيكية.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

تم جمع صور المسح المجهري الإلكتروني (SEM) ، ومنحنيات الانحسار الهزاز بالأشعة السينية (XRC) ، وأطياف رامان ، وصور المجهر الإلكتروني (TEM) ، وطيف الإضاءة الكهربائية (EL) للفيلم AlN الغطاسي(الشكل 1، الشكل 2) و DUV-LEDs القائم على AlGaN (الشكل 3). يتم استخدام SEM و TEM لتحديد مورفولوجيا الن على الجرافين-NPSS. وتستخدم XRD ورامان لحساب كثافات الخلع والإجهاد المتبقي. EL يستخدم لتوضيح الإضاءة من المصابيح مف ملفقة.

Figure 1
الشكل 1: نمو فيلم ALN على N2 البلازما المعالجة الجرافين-NPSS الركيزة.
(أ) صورة SEM من NPSS العارية. Inset يظهر خط الشخصي من أنماط NPSS من قبل AFM. (B) صورة SEM لأفلام الجرافين كما نمت على NPSS. (C) أطياف رامان من فيلم الجرافين قبل N2 علاج البلازما (أسود) وبعد N2 معالجة البلازما (أحمر). (D, F) هي صور SEM من 10 دقيقة و 2 نمو ساعة من أفلام AlN على NPSS بدون الجرافين interlayer. (E وG) هي صور SEM من 10 دقيقة أولية و 2 ساعة نمو أفلام AlN على NPSS مع الجرافين interlayer. (H، I) هي صور SEM المقطعية من أفلام ALN على NPSS بدون ومع الجرافين interlayer. وقد تم تعديل هذا الرقم من تشانغ وآخرون20. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 2
الشكل 2: التوصيف من الن نمت على N2 البلازما المعالجة الجرافين-NPSS الركيزة.
XRC من (A) (0002) و (B) (102) لأفلام AlN التي نمت على NPSS مع وبدون الجرافين interlayer. (C) أطياف رامان من طبقات الN نمت على NPSS مع وبدون الجرافين interlayer. (D) صورة HRTEM من الجرافين / واجهة ALPSS AlN/. (E, F)هي أنماط SAED المأخوذة من طبقة الـN والواجهة بين AlN و الجرافين /NPSS. (ز) مشرق المجال عرضي TEM الصور من الN نمت على الجرافين / NPSS مع ز = [0 Equation 1 10]. وقد تم تعديل هذا الرقم من تشانغ وآخرون20. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 3
الشكل 3: أداء مُفتعلة من مُدّيّة الـ دوف.
(أ) مخطط تخطيطي لهيكل LED-LED المستند إلى AlGaN. (B) EL أطياف من المصابيح دوف مع وبدون الجرافين interlayer. وقد تم تعديل هذا الرقم من تشانغ وآخرون20الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

كما هو مبين في الشكل 1أ، NPSS التي أعدتها تقنية الصفر يوضح أنماط مخروط نانو مقعر مع عمق 400 نانومتر ، 1 μm فترة من نمط ، و 300 نانومتر عرض المناطق غير الممفورة. بعد نمو APCVD من طبقة الجرافين، ويظهر الجرافين-NPSS في الشكل 1B. زيادة كبيرة في ذروة D من ن البلازما المعالجة الجرافين في أطياف رامان الشكل 1C يوضح زيادة السندات المتدلية ولدت خلال عملية RIE16. بعد نمو MOCVD مباشرة من الN لمدة 10 دقيقة، يظهر الشكل 1D النمو 3D من جزر ALN غير النظامية على NPSS عارية في حين أن الشكل 1E يظهر بطريقة 2D الجانبي و الاندماج السريع من الن على الجرافين-NPSS. بعد 2 ح من النمو، وسطح فيلم الN على الجرافين-NPSS يصبح مستمرا ومسطحة(الشكل 1G) بسبب النمو الجانبي السريع و الاندماج السريع من الين على الجرافين. على العكس من ذلك، يظهر الشكل 1F السطح الخشن لـ AlN الذي ينمو مباشرة على NPSS العارية. أيضا ، من الصور المقطعية متعددة الأقسام من AlN كما نمت على NPSS والجرافين - NPSS هو مبين في الشكل 1 H، أنا، فمن الواضح أنه مع مساعدة من interlayer الجرافين ، AlN يعرض الاندماج السريع على الجرافين - NPSS.

و (0002) و (10 Equation 1 2) XRC من أفلام الN المعروضة في الشكل 2A،B يؤكد على جودة عالية من AlN نمت على الجرافين - NPSS ، مع تخفيضات كبيرة في FWHM XRC من 455.4 arcsec إلى 267.2 arcsec و 689.2 arcsec إلى 503.4 arcsec ، على التوالي ، مقارنة مع AlN نمت على NPSS عارية. وهكذا، فإن الكثافات المقدرة للخلع المسماري من AlN على NPSS عارية هو 4.51 × 108 سم-2،والتي يتم تخفيضها إلى 1.55 × 108 سم-2 بمساعدة الجرافين. تظهر هذه النتائج تحسين جودة AlN على NPSS مع عازلة الجرافين، وهو أكثر ملاءمة لDV-المصابيح17.

الطيف رامان من E2 2 وضع الفونون من الين (الشكل 2C) ، والتي هي حساسة للإجهاد ثنائي الحساسية18، يوضح الإجهاد الافراج عن الن على الجرافين - NPSS مع E2 الذروة الموجودة في 658.3 سم-1، أقرب إلى ALN خالية من الإجهاد (657.4 سم-1) ، مقارنة مع AlN على NPSS العارية (660.6 سم-1). الإجهاد المتبقي المقدر على أساس أطياف رامان يظهر انخفاضا كبيرا من 0.87 GPa إلى 0.25 GPa بمساعدة الجرافين. 19

يظهر الشكل 2D صورة HRTEM لواجهة AlN/الجرافين / NPSS مع زيادة سلسة من AlN على NPSS بمساعدة الجرافين ، مما يشير إلى شبه فان دير والز من AlN. ويبين الشكل 2E نمط الحيود الإلكترون (SAED) المنطقة المختارة من الـ ALN، مما يدل على أن الن الن المزروعة على الجرافين-NPSS هي بنية wurtzite. الاتجاه البلوري على طول محور c. وكما هو مبين في الشكل 2واو،فإن علاقة التوجيه بين الـN و Al2O3 هي كما يلي: (0002) AlN/(0006) Al2O3 و (0 Equation 1 10) AlN/( Equation 2 20) Al2O3. ويبين الشكل 2G تشكيل فراغ الهواء على المخاريط خلال النمو الجانبي للN. بعض الاضطرابات بالقرب من ثني الفراغ وإبادة في ذروة الفراغ؛ وهكذا، يتم تقليل كثافة خلع خيوط من ALN. توضح قياسات TEM الإجهاد المنبعث وكثافة الخلع المخفضة لـ AlN على الجرافين بسبب نمو QvdWE.

EL الطيف(الشكل 3B) من AlGaN المستندة إلى DUV-LEDS على الجرافين-NPSS يظهر 2.6x أقوى الإنارة في الطول الموجي الذروة من 280 نانومتر والتيار من 40 mA، مقارنة مع ذلك من NPSS عارية. ويوضح البروتوكول طريقة لنمو عالية الجودة الإجهاد الين الإفراج عن أفلام على NPSS بمساعدة الأمراض القلبية الوعائية النمو الجرافين بين الطبقات من قبل MOCVD. N2 البلازما العلاج يعزز التفاعل الكيميائي للجرافين ويدرك QvdWE النمو من الN. ومع ذلك ، فإن النمو الانتقائي للجرافين على NPSS لا يزال يبرر إجراء دراسات متعمقة. وباستخدام هذه الطريقة، تزداد معدلات النمو والتكتل في شركة AlN على نظم الطاقة النووية، وهو أمر ضروري للإنتاج الضخم مع انخفاض التكلفة وتقليل متطلبات الوقت. نموذج ALN نمت على الجرافين-NPSS يظهر إمكانات كبيرة في تطبيق ALGaN مقرها المصابيح DUV.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

ليس لدى أصحاب البلاغ ما يكشفون عنه.

Acknowledgments

وقد تم دعم هذا العمل مالياً من قبل برنامج البحث والتطوير الوطني الصيني (رقم 2018YFB0406703)، والمؤسسة الوطنية الصينية للعلوم الطبيعية (رقم 61474109، 61527814، 11474274، 61427901)، ومؤسسة بكين للعلوم الطبيعية (رقم 4182063)

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Acetone,99.5% Bei Jing Tong Guang Fine Chemicals company 1090
APCVD Linderberg Blue M
EB AST Peva-600E
Ethonal,99.7% Bei Jing Tong Guang Fine Chemicals company 1170
HF,40% Beijing Chemical Works 1789
ICP-RIE AST Cirie-200
MOCVD VEECO P125
PECVD Oerlikon 790+
Phosphate,85% Beijing Chemical Works 1805
Sulfuric acid,98% Beijing Chemical Works 10343

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Sakai, Y., et al. Demonstration of AlGaN-Based Deep-Ultraviolet Light-Emitting Diodes on High-Quality AlN Templates. Jappanese Journal of Applied Physics. 49, 022102 (2010).
  2. Yun, J., Hirayama, H. Investigation of the light-extraction efficiency in 280 nm AlGaN-based light-emitting diodes having a highly transparent p-AlGaN layer. Journal of Applied Physics. 121, 013105 (2017).
  3. Khan, A., Balakrishnan, K., Katona, T. Ultraviolet light-emitting diodes based on group three nitrides. Nature Photonics. 2, 77-84 (2008).
  4. Balushi, Z. Y. A., et al. The impact of graphene properties on GaN and AlN nucleation. Surface Science. 634, 81-88 (2015).
  5. Motoki, K., et al. Growth and characterization of freestanding GaN substrates. Journal of Crystal Growth. 237, 912-921 (2002).
  6. Kim, Y., et al. Remote epitaxy through graphene enables two-dimensional material-based layer transfer. Nature. 544, 340-343 (2017).
  7. Hemmingsson, C., Pozina, G. Optimization of low temperature GaN buffer layers for halide vapor phase epitaxy growth of bulk GaN. Journal of Crystal Growth. 366, 61-66 (2013).
  8. Chen, Z., et al. High-Brightness Blue Light-Emitting Diodes Enabled by a Directly Grown Graphene Buffer Layer. Advanced Materials. 30, 1801608 (2018).
  9. Dong, P., et al. 282-nm AlGaN-based deep ultraviolet light-emitting diodes with improved performance on nano-patterned sapphire substrates. Applied Physics Letters. 102, 241113 (2013).
  10. Imura, M., et al. Epitaxial lateral overgrowth of AlN on trench-patterned AlN layers. Journal of Crystal Growth. 298, 257-260 (2007).
  11. Kueller, V., et al. Growth of AlGaN and AlN on patterned AlN/sapphire templates. Journal of Crystal Growth. 315, 200-203 (2011).
  12. Kneissl, M., et al. Advances in group III-nitride-based deep UV light-emitting diode technology. Semiconductor Science & Technology. 26, 014036 (2010).
  13. Kunook, C., Chul-Ho, L., Gyu-Chul, Y. Transferable GaN layers grown on ZnO-coated graphene layers for optoelectronic devices. Science. 330, 655-657 (2010).
  14. Kim, J., et al. Principle of direct van der Waals epitaxy of single-crystalline films on epitaxial graphene. Nature Communications. 5, 4836 (2014).
  15. Han, N., et al. Improved heat dissipation in gallium nitride light-emitting diodes with embedded graphene oxide pattern. Nature Communications. 4, 1452 (2013).
  16. Gupta, P., et al. MOVPE growth of semipolar III-nitride semiconductors on CVD graphene. Journal of Crystal Growth. 372, 105-108 (2013).
  17. Heinke, H., Kirchner, V., Einfeldt, S., Hommel, D. X-ray diffraction analysis of the defect structure in epitaxial GaN. Appllied Physics Letters. 77, 2145-2147 (2000).
  18. Lughi, V., Clarke, D. R. Defect and Stress Characterization of AlN Films by Raman Spectroscopy. Appllied Physics Letters. 89, 2653 (2006).
  19. Li, Y., et al. Van der Waals epitaxy of GaN-based light-emitting diodes on wet-transferred multilayer graphene film. Jappanese Journal of Applied Physics. 56, 085506 (2017).
  20. Chang, H., et al. Graphene-assisted quasi-van der Waals epitaxy of AlN film for ultraviolet light emitting diodes on nano-patterned sapphire substrate. Applled Physics Letters. 114, 091107 (2019).

Tags

الهندسة، الإصدار 160، الجرافين، MOCVD، AlN، الأشعة فوق البنفسجية التي تنبعث منها الثنائيات، فان دير والز epitaxy، نانو منقوشة الياقوت الركيزة
الجرافين بمساعدة شبه فان دير والز Epitaxy من فيلم ALN على الركيزة الياقوتية نانو منقوشة لضوديات الأشعة فوق البنفسجية الباعثة للضوء
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Zhang, X., Chen, Z., Chang, H., Yan, … More

Zhang, X., Chen, Z., Chang, H., Yan, J., Yang, S., Wang, J., Gao, P., Wei, T. Graphene-Assisted Quasi-van der Waals Epitaxy of AlN Film on Nano-Patterned Sapphire Substrate for Ultraviolet Light Emitting Diodes. J. Vis. Exp. (160), e60167, doi:10.3791/60167 (2020).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter