גראפן בסיוע-ואן דר ואלס כאפיאידיי הסרט על בסיס הספיר ננו-בדוגמת המצע עבור דיודות אור אולטרה סגול
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.
Protocol
Representative Results
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-פ…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
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
| 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 |
References
- 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).
- 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).
- Khan, A., Balakrishnan, K., Katona, T. Ultraviolet light-emitting diodes based on group three nitrides. Nature Photonics. 2, 77-84 (2008).
- Balushi, Z. Y. A., et al. The impact of graphene properties on GaN and AlN nucleation. Surface Science. 634, 81-88 (2015).
- Motoki, K., et al. Growth and characterization of freestanding GaN substrates. Journal of Crystal Growth. 237, 912-921 (2002).
- Kim, Y., et al. Remote epitaxy through graphene enables two-dimensional material-based layer transfer. Nature. 544, 340-343 (2017).
- 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).
- Chen, Z., et al. High-Brightness Blue Light-Emitting Diodes Enabled by a Directly Grown Graphene Buffer Layer. Advanced Materials. 30, 1801608 (2018).
- 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).
- Imura, M., et al. Epitaxial lateral overgrowth of AlN on trench-patterned AlN layers. Journal of Crystal Growth. 298, 257-260 (2007).
- Kueller, V., et al. Growth of AlGaN and AlN on patterned AlN/sapphire templates. Journal of Crystal Growth. 315, 200-203 (2011).
- Kneissl, M., et al. Advances in group III-nitride-based deep UV light-emitting diode technology. Semiconductor Science & Technology. 26, 014036 (2010).
- 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).
- Kim, J., et al. Principle of direct van der Waals epitaxy of single-crystalline films on epitaxial graphene. Nature Communications. 5, 4836 (2014).
- Han, N., et al. Improved heat dissipation in gallium nitride light-emitting diodes with embedded graphene oxide pattern. Nature Communications. 4, 1452 (2013).
- Gupta, P., et al. MOVPE growth of semipolar III-nitride semiconductors on CVD graphene. Journal of Crystal Growth. 372, 105-108 (2013).
- 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).
- Lughi, V., Clarke, D. R. Defect and Stress Characterization of AlN Films by Raman Spectroscopy. Appllied Physics Letters. 89, 2653 (2006).
- 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).
- 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).
