Elektrotechnický ústav SAV, v. v. i.
Názov témy
Príprava a charakterizácia UV fotodetektorov na báze heteroštruktúry Ga2O3-diamant
Program DŠ
Fyzikálne inžinierstvo
Rok prijímania
2024
Meno školiteľa/-ky
Ing. Marian Varga, PhD.
Kontakt:
Prijímajúca škola
Fakulta elektrotechniky a informatiky STU
Stručná anotácia
Jednu z najvýznamnejších výziev posledných rokov, ktorá súvisí s vývojom elektronických súčiastok a má potenciál zásadného zlepšenia súčasného stavu v širokej škále ľudských činností, možno nájsť v oblasti ultrafialových (UV) fotodetektorov (PD) necitlivých na slnečné svetlo (solar-blind, SB). Pre mnohé optoelektronické aplikácie, najmä v hlbokej UV (DUV) oblasti (vlnová dĺžka menej ako 280 nm) sú potrebné nové UV fotodetektory, ktoré spravidla nie je možné pripraviť z konvenčných materiálov. To viedlo k vývoju polovodičov s veľkou šírkou zakázaného (UWBG) pásu (ako sú AlxGa1-xN, hBN, Ga2O3 a diamant) a ich využitiu ako SB UV PD. Oxid galitý (Ga2O3), prirodzený polovodič typu n, predstavuje vhodný UWBG materiál s veľkým potenciálom a schopnosťou významne zlepšiť súčasné najmodernejšie súčiastky. Na druhej strane si syntetický diamant získal povesť mimoriadne všestranného materiálu vďaka svojim atraktívnym fyzikálnym a chemickým vlastnostiam, a naviac, diamantové vrstvy vodivosti typu p sa dajú pomerne ľahko pripraviť. Naproti tomu, je veľmi technologicky náročné pripraviť Ga2O3 p-typu a diamant n-typu.
V tejto práci sa zameriame na vývoj a detailnú charakterizáciu nových vysokovýkonných DUV SB PDs, ktoré budú využívať p-n alebo p-i-n štruktúry, pozostávajúce z n- a i-typu Ga2O3 a p-typu diamantu. Takéto heteroštruktúrne súčiastky sú perspektívnym riešením spájajúcim to najlepšie z dvoch UWBG svetov. Vrstvy Ga2O3 budú pripravené chemickou depozíciou z pár organo-kovových zlúčenín so vstrekovaním prekurzora v kvapalnej fáze (LI-MOCVD), rastovou technikou vyvinutou na ElÚ SAV. Polykryštalické diamantové vrstvy budú pripravené MW plazmou-podporenou CVD metódou v úzkej spolupráci s Fyzikálnym ústavom AV ČR v Prahe. UV PD a iné elektronické súčiastky budú vyrobené použitím moderných techník a zariadení dostupných na ElÚ SAV, t. j. optickej alebo elektrónovej litografie, reaktívneho iónového leptania a depozície tenkých vrstiev. Navrhnuté periodické štruktúry, elektrické kontakty, interdigitálne polia a van der Pauwove testovacie štruktúry budú pripravené pomocou kovovej masky pripravenej technikou vákuového naprašovania alebo naparovania a pomocou litografických masiek a lift-off procesu. Polykryštalické diamantové vrstvy budú pripravené v úzkej spolupráci s Fyzikálnym ústavom Českej akadémie vied v Prahe.
Cieľom tejto dizertačnej práce je vyrobiť, charakterizovať a pochopiť javy na rozhraní Ga2O3-diamantových heteroštruktúr a definovať ich vplyv na vlastnosti takéhoto heteroprechodu. Okrem toho sa práca zameria aj na testovanie parametrov UV fotodetektora ako aj jeho odolnosti a životnosti po vystavení ionizujúcemu žiareniu.
V tejto práci sa zameriame na vývoj a detailnú charakterizáciu nových vysokovýkonných DUV SB PDs, ktoré budú využívať p-n alebo p-i-n štruktúry, pozostávajúce z n- a i-typu Ga2O3 a p-typu diamantu. Takéto heteroštruktúrne súčiastky sú perspektívnym riešením spájajúcim to najlepšie z dvoch UWBG svetov. Vrstvy Ga2O3 budú pripravené chemickou depozíciou z pár organo-kovových zlúčenín so vstrekovaním prekurzora v kvapalnej fáze (LI-MOCVD), rastovou technikou vyvinutou na ElÚ SAV. Polykryštalické diamantové vrstvy budú pripravené MW plazmou-podporenou CVD metódou v úzkej spolupráci s Fyzikálnym ústavom AV ČR v Prahe. UV PD a iné elektronické súčiastky budú vyrobené použitím moderných techník a zariadení dostupných na ElÚ SAV, t. j. optickej alebo elektrónovej litografie, reaktívneho iónového leptania a depozície tenkých vrstiev. Navrhnuté periodické štruktúry, elektrické kontakty, interdigitálne polia a van der Pauwove testovacie štruktúry budú pripravené pomocou kovovej masky pripravenej technikou vákuového naprašovania alebo naparovania a pomocou litografických masiek a lift-off procesu. Polykryštalické diamantové vrstvy budú pripravené v úzkej spolupráci s Fyzikálnym ústavom Českej akadémie vied v Prahe.
Cieľom tejto dizertačnej práce je vyrobiť, charakterizovať a pochopiť javy na rozhraní Ga2O3-diamantových heteroštruktúr a definovať ich vplyv na vlastnosti takéhoto heteroprechodu. Okrem toho sa práca zameria aj na testovanie parametrov UV fotodetektora ako aj jeho odolnosti a životnosti po vystavení ionizujúcemu žiareniu.