КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

---

Номер проекта 22-29-20181

НазваниеИсследование электрооптических свойств гетероперехода n-GaN/p-NiO для создания высокоэффективных датчиков УФ излучения

Руководитель Эннс Яков Борисович, Кандидат технических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное учреждение высшего образования и науки "Санкт-Петербургский национальный исследовательский Академический университет имени Ж.И. Алферова Российской академии наук" , г Санкт-Петербург

Конкурс №65 - Конкурс 2022 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами» (региональный конкурс)

Область знания, основной код классификатора 09 - Инженерные науки; 09-701 - Электронная элементная база информационных систем

Ключевые слова Полупроводниковые гетероструктуры, нитрид галлия, оксид никеля, молекулярно-пучковая эпитаксия, УФ-фотодетектор

Код ГРНТИ47.09.48

---

 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

---

Аннотация
Нитрид галлия (GaN) является перспективным материалом для создания полупроводниковых устройств следующего поколения. Пристальное внимание к данному материалу обусловлено уникальной совокупностью его физических свойств, таких как: широкая и прямая запрещенная зона, высокие значения напряжения пробоя и подвижности, хорошая теплопроводность и химическая инертность. GaN уже зарекомендовал себя как прекрасный материал для светоизлучающих и лазерных диодов, фотодетекторов и устройств высокочастотной и силовой электроники. Оптоэлектронные преобразователи на основе GaN считаются идеальными кандидатами для стабильных и эффективных фотодетекторов (ФД) ультрафиолетового (УФ) спектра излучения (длина волны λ <365 нм). Такие ФД находят применение в системах противоракетной обороны, обнаружения пламени, мониторинга УФ-излучения, химического и биологического анализа, безопасной оптической связи, мониторинга окружающей среды и астрономических исследованиях. Развитие методов роста высококачественных монокристаллических эпитаксиальных слоёв GaN может способствовать широкому распространению данного материала для использования в полупроводниковой промышленности. Одним из перспективных методов является молекулярно-пучковая эпитаксия с плазменной активацией азота (МПЭ ПА). Это обусловлено существенным снижением стоимости изготовления и доступностью технологии для массового производства. Для использования GaN в оптоэлектронных устройствах используются различные структуры на гомо- или гетеропереходах и структуры с квантовыми ямами. Как правило, GaN имеет проводимость n-типа. Несмотря на то, что современные технологии позволяют получать эпитаксиальные слои GaN p-типа, при формировании гомоперехода в диодных структурах существуют сложности, связанные с выращиванием высококачественных материалов p-GaN, такие как наличие сильных эффектов самокомпенсации, высокая энергия активации акцептора (Mg) и трудности с получением высоких его концентраций. Это ограничивает производство устройств с гомопереходом на основе GaN. Таким образом, высокую актуальность имеет разработка высокоэффективных ФД с гетеропереходами на основе n-GaN и полупроводников p-типа. Применение оксида никеля (NiO) в качестве полупроводника p-типа имеет хорошую перспективу для формирования таких гетеропереходов. Оксид никеля - это прямозонный полупроводник с большой шириной запрещенной зоны 3,6–4,0 эВ и с постоянной решётки, близкой к GaN. Он обладает естественной дырочной проводимостью, обусловленной большим количеством собственных акцепторных дефектов, превосходной термической и химической стабильностью, высокой прозрачностью и является нетоксичным материалом. По сравнению с p-GaN технология осаждения оксида никеля дешевле и проще. Кроме того, гетеропереход NiO/GaN удовлетворяет требованиям по формированию гетероперехода II типа для изготовления ФД. Пленки NiO могут быть получены различными физическими и химическими методами, среди которых наибольшее распространение получил метод реактивного магнетронного распыления из-за высокого качества пленки, технологичности и низкой стоимости. При этом высокая концентрация акцепторов достигается за счет спонтанно образующихся вакансий Ni или междоузельных атомов O, что обеспечивается выбором режимов реактивного распыления или дополнительного термического отжига. Тем не менее, NiO в основном используется только для замены никелевого электрода в силовых устройствах на основе GaN, в то время как информация о применении его в ФД на основе GaN имеются лишь единичные публикации. В рамках реализации проекта планируется разработка и исследование оптических и электрических параметров диодных структур на основе гетероперехода n-GaN/p-NiO. Данное исследование будет включать: оптимизацию технологии получения высококачественных эпитаксиальных слоёв GaN на сапфировых подложках; оптимизацию технологии получения высококачественных плёнок p-NiO; исследование свойств гетероперехода n-GaN/p-NiO. По результатам выполнения проекта будет разработана конструкция и технология изготовления УФ ФД.

---

 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

---