Waiting
Login processing...

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

Engineering

גראפן בסיוע-ואן דר ואלס כאפיאידיי הסרט על בסיס הספיר ננו-בדוגמת המצע עבור דיודות אור אולטרה סגול

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

פרוטוקול עבור הצמיחה גראפן בסיוע של סרטים באיכות גבוהה האני על המצע הספיר ננו בדוגמת מוצג.

Abstract

פרוטוקול זה מדגים שיטה לצמיחה מהירה בסיוע לגראפן והזדקנות ה, באופן מהיר על המצע הספיר של ננו-פאעודד (NPSS). שכבות גראפן הם גדלו ישירות על NPSS באמצעות catalyst-בלחץ אטמוספריים כימיים לחצים כימי התצהיר (APCVD). על-ידי החלת איכול חנקן תגובתי (RIE) הטיפול פלזמה, פגמים מוצגים לתוך הסרט גראפן כדי לשפר את פעילות מחודשת כימית. במהלך מתכת-אורגני התצהיר אדי כימי (מוקטvd) הצמיחה של מיין, זה N-פלזמה התייחס מאגר הגרפיקה מאפשר הצמיחה מהירה של מזון מהיר, ו ביולוגית על NPSS הוא אישר על ידי סריקת חתך מיקרוסקופ אלקטרונים (SEM). באיכות גבוהה של מק על גראפן-NPSS הוא העריך אז על ידי X-ray נדנדה עקומות (XRCs) עם צר (0002) ו (10-12) רוחב מלא בחצי מקסימום (FWHM) כמו 267.2 arcsec ו 503.4 arcsec, בהתאמה. בהשוואה NPSS חשופים, הצמיחה באני ב-גראפן-NPSS מראה ירידה משמעותית של מתח שיורית מ 0.87 ממוצע ל 0.25 ממוצע, מבוסס על מדידות ראמאן. ואחריו AlGaN בארות קוונטית מרובות (MQWS) הצמיחה ב-גראפן-NPSS, AlGaN מבוססי אור אולטרה סגול מבוסס-פולטות-diodes (נוריות DUV) מיוצרים. DUV-נוריות מפוברק גם להפגין ברור, ביצועים משופרים משופרת. עבודה זו מספקת פתרון חדש לצמיחה של באיכות גבוהה וייצור של DUV-נוריות ביצועים גבוהים באמצעות תהליך קצר יותר ועלויות פחות.

Introduction

אני ו algan הם החומרים החיוניים ביותר ב duv-נוריות1,2, אשר היו בשימוש נרחב בתחומים שונים כגון עיקור, פולימרים ריפוי, זיהוי ביוכימיים, תקשורת שאינה קו ראייה, ותאורה מיוחדת3. בשל היעדר מצעים פנימיים, מחלת הטרואפיאקסון על מצעים ספיר על ידי מוקטVD הפך את הנתיב הטכני הנפוץ ביותר4. עם זאת, האי-התאמה של הסריג הגדול בין הסובסטרט לבין המצע ספיר מוביל להצטברות לחץ של5,6, בצפיפות גבוהה ובערימה של תקלות7. כך, את היעילות הפנימית הקוונטית של נוריות מופחת8. בעשורים האחרונים, באמצעות בדוגמת ספיר כמו מצעים (PSS) כדי לזרז את הצמיחה מחדש האפיציאני לרוחב (ELO) הציע לפתור את הבעיה. בנוסף, ההתקדמות הגדולה נעשתה בצמיחה של התבניות מועשר9,10,11. עם זאת, עם מקדם הדבקה משטח גבוה ואנרגיית מליטה (2.88 eV עבור האני), אטומי אל יש ניידות נמוכה בפני השטח האטומי, ואת התפתחותם של האדם נוטה להיות במצב צמיחה תלת ממדי של אי מימדי12. כך, את הצמיחה האפיצינלית של הסרטים מאוניברסיטת התנועה ב-npss קשה ודורש עובי גיבושו גבוה יותר (מעל 3 μm) מזה על שטוח ספיר מצעים, מה שגורם לזמן צמיחה ארוכה דורש עלויות גבוהות9.

לאחרונה, גראפן מראה פוטנציאל גדול לשימוש כשכבת מאגר עבור הצמיחה של מיין בשל ההסדר משושה שלה של sp2 הוכלא פחמן אטומי13. בנוסף, הקוואזי-ואן דר וואלס (qvdwe) של מאשר על גראפן עשוי להפחית את אפקט חוסר התאמה וסלל דרך חדשה עבור הצמיחה מחדש14,15. כדי להגדיל את הפעילות הכימית של גראפן, צ'ן ואח '. השתמשו N2-פלזמה מטופל גראפן כשכבת מאגר וקבע QvdWE של באיכות גבוהה המורק ו-גן סרטים8, אשר מדגים את הניצול של גראפן כשכבת מאגר.

שילוב של N2-פלזמה מטופל טכניים עם מצעים NPSS מסחרי, פרוטוקול זה מציג שיטה חדשה לצמיחה מהירה והזדקנות של האני על מצע גראפן-NPSS. העובי המלא של המחשב העליון בגראפן-NPSS מאושר להיות פחות מ-1 μm, והרובד האפיציאני של השכבות באיכות גבוהה ושחרור מתח. שיטה זו מציגה דרך חדשה עבור הייצור המוני תבנית המוני ומראה פוטנציאל גדול ביישום של DUV-Led מבוססי AlGaN.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

התראה: חלק מהכימיקלים המשמשים בשיטות אלה הם רעילים ומסרטנים בחריפות. נא עיין בכל גליונות הנתונים הרלוונטיים של בטיחות חומרים (MSDS) לפני השימוש.

1. הכנת NPSS על ידי ליתוגרפיה ננו הטבעה (אפס)

  1. התצהיר של הסרט SiO2
    1. לשטוף את 2 "c-מטוס שטוח ספיר המצע עם אתנול ואחריו מים מוכי שלוש פעמים.
    2. יבש את המצע עם אקדח חנקן.
    3. הפקדה 200 nm SiO2 הסרט על המצע ספיר שטוח על ידי פלזמה משופרת אדים כימיים התצהיר (פקאנטי) תחת 300 ° c. שיעור התצהיר הוא 100 ננומטר/דקה.
  2. . הטבעה של ננו מסתובב בהתנגדות
    1. לשטוף את המצע ספיר עם אתנול ואחריו מים מוכי 3x.
    2. יבש את המצע עם אקדח חנקן.
    3. ספין a 200 ננומטר הטבעה ננו להתנגד (ניר) TU-2 על המצע ספיר שטוח ב 3000 r/min עבור 60 s.
  3. החתמה תרמופלסטית
    1. מניחים עובש בדוגמת על הטבעה ננו להתנגד סרט פולימרי.
    2. להחיל לחץ גבוה כמו 30 בר ב 60 ° צ' כדי לחמם את המצע ספיר מעל הטמפרטורה מעבר זכוכית של פולימר.
    3. לחשוף את הקרנה אולטרה סגולה עבור 60 s ולשמור עבור 120 s לאחר כיבוי מקור UV לגבש את המידע האלחוטי TU-2.
    4. לצנן את המצע ספיר ועובש לטמפרטורת החדר (RT).
    5. . שחררו את העובש
  4. העברת תבניות
    1. לאיכול את המצע הספיר נחשף מן הננו-חורים על ניר על ידי אינדוקציה בשילוב הפלזמה חריטה יון ראקטיבי (הקאמרי-RIE) עם BCl3 כדי להעביר את הדפוס על מצע הספיר. כוח החריטה הוא 700 ואט וזמן תצריב 3 דקות.
    2. הסירו את השיורי TU-2 ב-O2 חריטה פלזמה במערכת RIE עבור 20 s. לחץ התחריט הוא 5 mTorr ומוח חריטה הוא 100 ואט. לבסוף, רוחב האזורים שאינם חרוטים הוא 300 ננומטר והעומק הוא 400 ננומטר. תקופת התבנית היא 1 μm.
      הערה: אפס הוא לא הדרך היחידה לקבל NPSS. ה-NPSS ממוסחר וניתן לרכוש אותם במקום אחר.

2. הצמיחה APCVD של הגראפן על NPSS

  1. שטפו את NPSS עם אצטון, אתנול, ו 3x מנוים מים.
  2. . נגב את הנשק עם אקדח חנקן
  3. העמיסו את NPSS לתוך תנור בטמפרטורה גבוהה של שלושה אזורים עבור אזור טמפרטורה ארוכה ושטוחה. החום הכבשן 1050 ° c וייצוב עבור 10 דקות תחת 500 sccm Ar ו 300 sccm H2
  4. הצג 30 שעות CH לתוך חדר התגובותלצמיחה של גראפן על NPSS עבור 3 h. לאחר הצמיחה של גראפן, לכבות את CH4 ומגניב באופן טבעי.

3. N2-הטיפול בפלזמה

  1. שטפו את הגראפן-NPSS עם מים מנולים.
  2. . נגב את הנשק עם אקדח חנקן
  3. לאיכול את הגראפן-NPSS על ידי N2-פלזמה עם שיעור זרם n2 של 300 sccm עבור 30 s וכוח של 50 W בחדר תחריט של יון תגובתי (RIE).

4. הצמיחה מוייב של מאני על גראפן-NPSS

  1. ערוך את המתכון של ה-מוקטvd לצמיחת המידע וטען את הגרפיפן-NPSS ועמיתו NPSS לתוך החדר הביתי של מוקטvd.
  2. לאחר החימום במשך 12 דקות, הטמפרטורה מיוצב ב 1200 ° c. להציג 7000 sccm H2 כמו הסביבה, 70 sccm אלומיניום triמתילמטר (tmal), ו 500 SCCM NH3 לצמיחה של האני עבור 2 H.

5. הצמיחה של מוקטאלה של AlGaN MQWs

  1. הנמך את הטמפרטורה של החדר מוקטVD ל 1130 ° צ' כדי לגדול 20-נקודה (2 ננומטר)/אל0.6Ga0.4N (2 ננומטר) שכבה סופר סריג (SL) עם שינויים תקופתיים בזרימת tmal כדי לכוונן את הרכיב התצהיר. גז הסביבה הוא H2. שיעורי תזרים השומה של TMAl, Tmal, ו-NH3 עבור מעשר הם 50 sccm, 0 sccm, ו 1000 sccm; ועבור AlGaN הם 32 sccm, 7 sccm, ו 2,500 sccm, בהתאמה.
  2. הנמך את הטמפרטורה של החדר מוקטvd ל 1002 ° c ולהציג זרימת הסיליקנים לצמיחה של 1.8 יקרומטר n-Al0.55Ga0.45n שכבה. גז הסביבה הוא H2 וריכוז של n-סוג algan הוא 5 x 1018 ס"מ-3.
  3. לגדול 5 זמן אל0.6Ga0.4n (3 ננומטר)/al0.5Ga0.5n (12 ננומטר) Mqws על ידי החלפת tmal מ 24 Sccm ל 14 sccm, ו-tmal 7 sccm ל 8 Sccm, עבור כל תקופה ב 1002 ° c. גז הסביבה הוא H2.
  4. הפקדה 50 ננומטר Mg-מסומם-אל0.65Ga0.35N שכבת חסימת האלקטרונים (ebl) ב 1002 ° c. שיעורי תזרים השומה של TMAl, Tmal, ו-NH3 הם 40 sccm, 6 sccm, ו 2500 sccm. גז הסביבה הוא H2.
  5. הפקדה 30 ננומטר p-Al0.5Ga0.5N שכבת חיפוי עם NH3 זרימה של 2500 sccm. גז הסביבה הוא H2.
  6. הפקדה 150 ננומטר p-גן שכבת קשר עם NH3 זרימה של 2500 sccm. גז הסביבה הוא H2. שיעורי תזרים השומה של TMGa ו-NH3 הם 8 sccm ו 2500 sccm. הריכוז החור של p-AlGaN הוא 5.4 x 1017 ס"מ-3.
  7. הנמך את הטמפרטורה של החדר מוקטVD ל 800 ° צ' ולאחר מכן לספח את השכבות p-type עם N2 עבור 20 דקות. גז הסביבה הוא N2.

6. ייצור נוריות DUV מבוססות AlGaN

  1. ספינינג photoresist 4620 על ופלים וליתוגרפיה. זמן חשיפה UV, זמן פיתוח, וזמן שטיפה הם 8 s, 30 s, ו 2 דקות, בהתאמה.
  2. תחריט של פי-גן. כוח החריטה, לחץ התחריט ושיעור התחריט של גן הם 450 W, 4 מ Torr, ו 5.6 ננומטר/s, בהתאמה.
  3. לשים את הדגימה לתוך אצטון ב 80 ° c עבור 15 דקות ואחריו שטיפת המדגם עם אתנול ומים מים 3x.
  4. ספינינג photoresist NR9 וליתוגרפיה שלילית. זמן חשיפה UV, זמן פיתוח, וזמן שטיפה הם 12 s, 20 s, ו 2 דקות, בהתאמה.
  5. לשטוף את המדגם עם אצטון, אתנול, ו-3x לסגוד מים.
  6. הפקדה Ti/Al/Ti/Au על ידי התאיידות קרן אלקטרונים (EB).
  7. ספין שלילי photoresist NR9 וליתוגרפיה. זמן חשיפה UV, זמן פיתוח, וזמן שטיפה הם 12 s, 20 s, ו 2 דקות, בהתאמה.
  8. לשטוף את המדגם עם אצטון, אתנול, ו-3x המים לסגוד ללא ultrasonication.
  9. הפקדה Ni/Au על ידי התאיידות EB.
  10. לשטוף את המדגם עם אתנול מים מוכי 3 x לנקות את המדגם.
  11. הפקדה 300 nm SiO2 על ידי פלזמה משופרת משופר אדי התצהיר (הפקלי). טמפרטורת התצהיר היא 300 ° c ושיעור התצהיר הוא 100 nm/min.
  12. ספין photoresist 304 וליתוגרפיה. זמן חשיפה UV, זמן פיתוח, וזמן שטיפה הם 8 s, 1 דקות, ו 2 דקות, בהתאמה.
  13. לטבול את וופלים לתוך 23% HF הפתרון עבור 15 s.
  14. לשטוף את המדגם עם אתנול המים מוכי 3x ויבש עם אקדח חנקן.
  15. הפקדה אל/Ti/Au על ידי התאיידות EB לאחר הפוטוגרפיה. תהליך הפוטוגרפיה זהה לזה שבוצע בשלבים 6.4-6.7.
  16. לשטוף את המדגם עם אתנול ו-3x המים לסגוד.
  17. לטחון ולהבריק את הספיר כדי 130 יקרומטר על ידי ליטוש מכני.
  18. שטוף את המדגם בתמיסה מדעווה ובמים מפוהים.
  19. חותכים את כל וופל לחתיכות של 0.5 mm x 0.5 mm התקנים עם לייזר וחותכים אותו צ'יפס באמצעות דיקטer מכני.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

סריקת מיקרוסקופ אלקטרוני (SEM), הקרנת רנטגן (XRC), העברת מיקרוסקופיה אלקטרון (X), ספקטרום ראמאן, מיקרוסקופ אלקטרוני של הילוכים (TEM), ו אלקטרולינציה (EL) הקשת נאספו עבור הסרט בסדר היום (איור 1, איור 2) ו ALGAN מבוססי Duv-נוריות (איור 3). SEM ו-TEM משמשים כדי לקבוע את המבנה של המחשב העצמי על גראפן-NPSS. XRD ו ראמאן משמשים כדי לחשב את צפיפויות הפריקה ואת המתח השאריות. EL משמש כדי להמחיש את ההארה של DUV-נוריות מפוברק.

Figure 1
איור 1: צמיחתה של הסרט באוניברסיטת N2 -המצע הפלסמה-NPSS מטופל פלזמה.
(א) SEM תמונה של NPSS החשוף. ההזחה מראה את פרופיל הקו של דפוסי NPSS על ידי AFM. (ב) SEM תמונה של סרטי הגראפן כמבוגר ב-NPSS. (ג) ראמאן ספקטרום של הסרט גראפן לפני N2 פלזמה (שחור) ולאחר טיפול N2 פלזמה (אדום). (ד, ו) הם תמונות ה-SEM של הראשונית 10 דקות ו 2 הצמיחה h של הסרטים באוניברסיטת החדשה NPSS ללא האינטרפן interlayer. (E ו-G) הם תמונות ה-SEM של הראשונית 10 דקות ו-2 הצמיחה הגדילה של הסרט הראשון על NPSS עם האינטרפן הinterlayer. (H, I) הם תמונות ה-SEM הצולבות של הסרטים האלה ב-NPSS ללא ועם האינטרפן הפנימי. דמות זו השתנתה מ-Chang ואח '20. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

Figure 2
איור 2: האפיון של היחידה הגדולהב-N- NPSS המטופלת בפלזמה.
XRC של (א) (0002) ו-(ב) (102) עבור סרטים מאוניברסיטת בוגר npss עם ובלי הבינפן. (ג) ראמאן ספקטרום של שכבות בשנת הגדלת NPSS עם וללא האינטרפן הinterlayer. (ד) התמונה של ממשק מסדר/גרפיקה/NPSS. (E, F) הם הדפוסים שנלקחו מתוך שכבת וממשק הממשק של לייב ו-גראפן/NPSS. (G) הצלב שדה בהיר החתך תמונות TEM של אני גדל על גראפן/NPSS עם G = [0 Equation 1 10]. דמות זו השתנתה מ-Chang ואח '20. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

Figure 3
איור 3: הביצועים של מפוברק DUV-LED.
(א) תרשים סכמטי של המבנה המבוסס על DUV-LED. (ב) אל ספקטרום של נוריות duv עם ובלי שכבה גרפית. איור זה השתנה מצ ואח '20אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

כפי שמוצג באיור 1, ה-npss שהוכן על-ידי טכניקת ה-0 ממחיש את דפוסי החרוט הננו-קימור עם עומק 400 ננומטר, 1 יקרומטר תקופה של תבנית, ורוחב 300 ננומטר של האזורים הבלתי חרוטים. לאחר צמיחת APCVD של שכבת הגראפן, הגראפן-NPSS מוצג באיור 1ב. שיא משמעותי מוגברת D של N-פלזמה התייחס גרפיפן ב ראמאן ספקטרום האיור 1C מדגים את הגידול של איגרות חוב מתנדנדת שנוצר במהלך התהליך RIE16. לאחר הצמיחה המהירה ביותר של מוייב עבור 10 דקות, איור 1d מראה צמיחה תלת-ממד של האיים הבלתי סדיר של לטינית על npss חשופים בעוד האיור 1E מראה דרך דו מימדית ומהירה של באופן מהיר של המחשב על גראפן-npss. לאחר 2 h של הצמיחה, פני השטח של הסרט והוא ב-גראפן-NPSS הופך רציף ושטוח (איור 1G) בשל הצמיחה לרוחב מהירה ומהירה מהיר של המחשב על גראפן. להיפך, האיור 1F מראה את המשטח המחוספס של בדיוק הגדל באופן ישיר על npss חשוף. כמו כן, מתוך התמונות החוצה החתך של הדמויות של בוגר כפי שגדל על NPSS ו-גראפן-NPSS הראו באיור 1H, אני, זה ברור כי עם הסיוע של האינטרפן הגרפיקאי, אני מציג מהיר ביולוגית על גראפן-npss.

The (0002) ו (10 Equation 1 2) XRC של סרטים מקומיים המוצג באיור 2A, B מאשרת את האיכות הגבוהה של האדם הגדול ביותר ב-גראפן-npss, עם הנחות באופן משמעותי ב-fwhm xrc מ 455.4 arcsec כדי 267.2 arcsec ו 689.2 arcsec כדי 503.4 arcsec, בהתאמה, כך, את הצפיפות המשוערת של מפרקי יקומים בורג של מאשר על npss חשופים הוא 4.51 x 108 ס"מ-2, אשר מופחת ל 1.55 x 108 ס"מ-2 בעזרת גראפן. תוצאות אלה מציגות איכות שיפור של מיין על NPSS עם מאגר גראפן, אשר מתאים יותר עבור DUV-נוריות17.

הספקטרום ראמאן של E2 במצב של הטלפון (איור 2ג), שהוא רגיש ללחץ הביוצירית18, מדגים מתח שוחרר מאשר על-ידי גראפן-npss עם הפסגה E 2ממוקם ב 658.3 ס"מ -1, קרוב יותר מאשר הלחץ ללא מתח (657.4 ס"מ-1), לעומת מאשר על npss חשופים (660.6 ס מ -1).2 הלחץ שיורית מוערך בהתבסס על ספקטרום ראמאן מראה הופחת באופן משמעותי מ 0.87 ממוצע ל 0.25 ממוצע בסיוע של גראפן. מיכל בן 19

איור 2ד מציג את התמונה hrtem של ממשק מאשר/גרפיפן/npss עם אפידק החלקה של מיין על npss בסיוע של גראפן, המציין מעין-ואן דר ואלס כאפיאקאזי של מיין. איור 2E מציג את התבנית של עקיפה אלקטרונית באזור שנבחר (saed) של הממד, והפגינו שהוא הבוגר ביותר ב-גראפן-npss הוא מבנה וורצניט. כיוון הבדולח הוא לאורך ציר ה-c. כפי שמוצג באיור 2F, מערכת היחסים של הכיוון של המורק ו-"2O3 " היא כדלקמן: (0002) מאשר/(0006) אל2o3 ו (0 10) מאשר/ Equation 1 ( Equation 2 20) אל2o3. איור 2G מראה את היווצרות של האוויר ריק על הקונוסים במהלך הצמיחה לרוחב של האני. חלק מהמקומות ליד החלל להתכופף ולהשמיד בשיא של void; לפיכך, צפיפות הליכי המשנה של האני מצטמצמת. מדידות TEM להסביר את המתח שוחרר וצפיפות פריקה מופחתת של מצטער על גראפן בשל הצמיחה QvdWE.

הספקטרום של אל (איור 3ב) של ALGAN מבוססי duv-נוריות ב-גראפן-npss מראה 2.6 x האור חזק יותר באורך הגל השיא של 280 ננומטר והזרם של 40 mA, לעומת זה של npss חשופים. הפרוטוקול מדגים שיטה לצמיחה של המתח באיכות גבוהה שפורסמו סרטים מאוניברסיטת מאוניברסיטת NPSS בסיוע של CVD-צמיחה גראפן interlayer על ידי מוקטVD. N2 טיפול פלזמה משפר את הפעילות הכימית של גראפן ומבין את הצמיחה QvdWE של האני. עם זאת, הצמיחה סלקטיבי של גראפן על NPSS עדיין מצווים למחקרים מעמיקים. שימוש בשיטה זו, הצמיחה ושיעורי ההתפתחות של מו על NPSS גם גדל, אשר חיוני לייצור המוני עם עלות נמוכה יותר ומקוצר דרישות הזמן. תבנית ה-, שגדלה ב-גראפן-NPSS, מציגה פוטנציאל גדול ביישום של מבוססי-הנוריות DUV-מבוסס AlGaN.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

. למחברים אין מה לגלות

Acknowledgments

עבודה זו היתה נתמכת מבחינה כספית על ידי תוכנית המפתח הלאומי R & D של סין (No. 2018YFB0406703), הקרן הלאומית למדע הטבע של סין (Nos. 61474109, 61527814, 11474274, 61427901), ו הקרן בייג למדעי הטבע (No. 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

הנדסה סוגיה 160 גראפן מוקטVD מאשר אולטרה סגול דיודות פולטות אור ואן דר Waals אפיאקסון ננו-בדוגמת המצע ספיר
גראפן בסיוע-ואן דר ואלס כאפיאידיי הסרט על בסיס הספיר ננו-בדוגמת המצע עבור דיודות אור אולטרה סגול
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