| Περίληψη |
Οι ημιαγωγοί της ομάδας των ΙΙΙ‐Νιτριδίων, λόγω των μοναδικών ιδιοτήτων τους,
συγκεντρώνουν τα τελευταία χρόνια όλο και περισσότερο το ενδιαφέρον της ερευνητικής
κοινότητας στον τομέα της οπτοηλεκτρονικής. Πιο συγκεκριμένα, σε οτι έχει να κάνει με την
κατασκευή μικροκοιλοτήτων που λειτουργούν στην περιοχή ισχυρής σύζευξης έχει
αποδειχθεί οτι η επιλογή του GaN επιτρέπει τη λειτουργία πολαριτονικών διατάξεων με
εξαιρετικές επιδόσεις, που θα λειτουργούν σε θερμοκρασία δωματίου.
Στα πλαίσια αυτής της εργασίας, σχεδιάστηκε και αναπτύχθηκε μια σειρά δειγμάτων με
διαφορετικό αριθμό πολικών κβαντικών πηγαδιών GaN/AlGaN πάνω σε ένα στρώμα
c‐InGaN/GaN. Παράλληλα, αποσκοπώντας στον περιορισμό των πιεζοηλεκτρικών πεδίων
πόλωσης που εμφανίζονται σε πολικές δομές και επηρεάζουν την απόδοση των c‐plane
φωτονικών διατάξεων, κατασκευάστηκε και ένα μη πολικό (m‐plane) δείγμα με την ίδια
δομή. Πριν από κάθε διαδικασία επεξεργασίας των δειγμάτων πραγματοποιήθηκαν
μετρήσεις φωτοφωταύγειας και ανακλαστικότητας έτσι ώστε να μελετηθούν τα εξιτονικά
χαρακτηριστικά των κβαντικών πηγαδιών των πολικών και μη δομών, καθώς και η
κρυσταλλική τους ποιότητα.
Απώτερος στόχος ήταν η κατασκευή free standing μεμβρανών GaN/AlGaN, πάχους 3λο/2nc ~200nm, ο οποίος επετεύχθη με χρήση της μεθόδου της επιλεκτικής φωτο‐ηλεκτροχημικής
χάραξης για την πλευρική αφαίρεση του InGaN στρώματος. Το αξιοσημείωτο της παρούσας
εργασίας είναι πως για πρώτη φορά κατασκευάστηκαν μεμβράνες από μη πολικά δείγματα
με τη συγκεκριμένη μέθοδο. Στη συνέχεια, οι μεμβράνες που δημιουργήθηκαν
μεταφέρθηκαν πάνω σε έτοιμα διηλεκτρικά κάτοπτρα τύπου Distributed Bragg Reflectors
(DBR), δημιουργώντας τη μισή μικροκοιλότητα, η οποία ολοκληρώθηκε με την εναπόθεση
του πάνω διηλεκτρικού κατόπτρου. Γενικότερα, παρατηρήθηκαν αρκετά ομοιόμορφες
μεμβράνες, άρτια ενσωματωμένες ανάμεσα στα διηλεκτρικά κάτοπτρα, παρ'όλο που σε
αρκετές περιπτώσεις μετά την εναπόθεση του πάνω κατόπτρου οι μεμβράνες εμφάνιζαν
μια μορφή παραμόρφωσης (καμπύλωση). Σε μια πρώτη προσπάθεια κατανόησης αυτής της
συμπεριφοράς ελέγξαμε κατά πόσο επηρεάζεται η καμπύλωση των μεμβρανών από την
αναντιστοιχία στους συντελεστές θερμικής διαστολής (thermal mismatch) μεταξύ του GaN
και των υλικών των DBRs. Έτσι, στον καθρέπτη SiO2/Ta2O5 που χρησιμοποιούσαμε μέχρι
πρότινος, το SiO2 με το μικρότερο συντελεστή θερμικής διαστολής σε σύγκριση με τα
υπόλοιπα υλικά αντικαταστάθηκε με Al2O3, χωρίς όμως να παρατηρηθεί κάποια ιδιαίτερη
βελτίωση. Από την άλλη πλευρά, μειώνοντας την θερμοκρασία εναπόθεσης των κατόπτρων
από τους 300°C στους 150°C και τον αριθμό των περιόδων του top DBR, η καμπύλωση των
μεμβρανών ελαχιστοποιήθηκε.
|
Μικροκοιλότητες νιτριδίων για πολαριτονικές διατάξεις
