पराबैंगनी प्रकाश उत्सर्जक डायोड के लिए नैनो-पैटर्न वाले नीलमणि सब्सट्रेट पर एएलएन फिल्म के ग्राफीन-असिस्टेड क्वासी-वैन डेर वाल्स एपिटैक्सी
Summary
नैनो पैटर्न वाले नीलम सब्सट्रेट पर उच्च गुणवत्ता वाली एएलएन फिल्मों के ग्राफीन-असिस्टेड विकास के लिए एक प्रोटोकॉल प्रस्तुत किया गया है।
Abstract
यह प्रोटोकॉल नैनो-खड़ा नीलमणि सब्सट्रेट (एनपीएस) पर अलएन के ग्राफीन-असिस्टेड क्विक ग्रोथ और कोनेसेंस के लिए एक विधि को दर्शाता है । ग्राफीन परतें सीधे उत्प्रेरक मुक्त वायुमंडलीय दबाव रासायनिक वाष्प जमाव (एपीसीवीडी) का उपयोग करके एनपीएस पर उगाई जाती हैं। नाइट्रोजन प्रतिक्रियाशील आयन नक़्क़ाशी (RIE) प्लाज्मा उपचार लागू करके, दोषों को रासायनिक प्रतिक्रियाशीलता बढ़ाने के लिए ग्राफीन फिल्म में पेश किया जाता है। एएलएन के धातु-कार्बनिक रासायनिक वाष्प जमाव (एमओसीवीडी) विकास के दौरान, यह एन-प्लाज्मा उपचारित ग्राफीन बफर एएलएन त्वरित विकास को सक्षम बनाता है, और एनपीएसएस पर संविलियन की पुष्टि क्रॉस-सेक्शनल स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (एसईएम) द्वारा की जाती है। ग्राफीन-एनपीएसएस पर एएलएन की उच्च गुणवत्ता का मूल्यांकन एक्स-रे रॉकिंग वक्र्स (एक्सआरसी) द्वारा संकीर्ण (0002) और (10-12) पूर्ण चौड़ाई के साथ क्रमशः 267.2 आर्कसेक और 503.4 सेकेंड आर्क के रूप में किया जाता है। नंगे एनपीएस की तुलना में, ग्राफीन-एनपीएसएस पर एएलएन वृद्धि रमन मापन के आधार पर अवशिष्ट तनाव को 0.87 जीपीए से 0.25 जीपीए तक महत्वपूर्ण कमी दिखाती है। इसके बाद ग्राफीन-एनपीएसएस पर अल्गेन मल्टीपल क्वांटम वेल्स (एमक्यूडब्ल्यूएस) ग्रोथ, अल्जीएन बेस्ड डीप अल्ट्रावाइलेट लाइट-एमिटिंग-डायोड (DUV एलईडी) गढ़े गए हैं । गढ़े DUV-एलईडी भी स्पष्ट, बढ़ाया चिकनाई प्रदर्शन प्रदर्शित करता है । यह काम उच्च गुणवत्ता वाले एएलएन के विकास और एक छोटी प्रक्रिया और कम लागत का उपयोग करके उच्च प्रदर्शन DUV-एलईडी के निर्माण के लिए एक नया समाधान प्रदान करता है।
Introduction
एएलएन और अल्गेन DUV-एलईडी1,,2में सबसे आवश्यक सामग्री हैं, जिनका व्यापक रूप से नसबंदी, बहुलक इलाज, जैव रासायनिक पता लगाने, गैर-लाइन-ऑफ-दृष्टि संचार और विशेष प्रकाश व्यवस्था3जैसे विभिन्न क्षेत्रों में उपयोग किया गया है। आंतरिक सब्सट्रेट्स की कमी के कारण, एमओसीवीडी द्वारा नीलम सब्सट्रेट्स पर एएलएन हेट्रोपिटैक्सी सबसे आम तकनीकी मार्ग बन गया है4। हालांकि, एएलएन और नीलम सब्सट्रेट के बीच बड़ी जाली बेमेल होने से तनाव संचय5,,6,उच्च घनत्व वाले अव्यवस्थाएं और स्टैकिंग दोष होते हैं7. इस प्रकार, एलईडी की आंतरिक मात्रा दक्षता8कम हो जाती है। हाल के दशकों में, इस समस्या को हल करने के लिए ALN epitaxial पार्श्व अतिवृद्धि (ELO) को प्रेरित करने के लिए सब्सट्रेट्स (पीएसएस) के रूप में पैटर्नेड नीलम का उपयोग करने का प्रस्ताव किया गया है । इसके अलावा,,एएलएन टेम्पलेट्स9,10,11के विकास में काफी प्रगति हुई है।, हालांकि, एक उच्च सतह आसंजन गुणांक और संबंध ऊर्जा (AlN के लिए 2.88 ईवी) के साथ, अल परमाणुओं में कम परमाणु सतह गतिशीलता होती है, और एएलएन के विकास में त्रि-आयामी द्वीप विकास मोड12होता है। इस प्रकार, एनपीएसएस पर एएलएन फिल्मों का एपिटैक्सियल विकास मुश्किल है और फ्लैट नीलम सब्सट्रेट्स पर उच्च समूचे मोटाई (3 माइक्रोन से अधिक) की आवश्यकता होती है, जो लंबे समय तक विकास के समय का कारण बनती है और उच्च लागत9की आवश्यकता होती है।
हाल ही में, ग्राफीन एसपी2 संकरित कार्बन परमाणुओं13की षट्कोणीय व्यवस्था के कारण एएलएन विकास के लिए बफर लेयर के रूप में उपयोग की अपार संभावनाएं दिखाती है। इसके अलावा, ग्राफीन पर एएलएन के अर्ध-वैन डेर वाल्स एपिटैक्सी (क्यूवीडीडब्ल्यूई) बेमेल प्रभाव को कम कर सकते हैं और एएलएन विकास14,,15के लिए एक नया मार्ग प्रशस्त किया है। ग्राफीन की रासायनिक प्रतिक्रियाशीलता को बढ़ाने के लिए, चेन एट अल ने एन2-प्लाज्माका उपयोग एक बफर परत के रूप में ग्राफीन का इलाज किया और उच्च गुणवत्ता वाले एएलएन और जीएएन फिल्मों8के QvdWE को निर्धारित किया, जो एक बफर परत के रूप में ग्राफीन के उपयोग को दर्शाता है।
वाणिज्यिक एनपीएस एसेस्ट्रेट के साथ एन2-प्लाज्माउपचारित ग्राफीन टेक्निक का संयोजन, यह प्रोटोकॉल ग्राफीन-एनपीएस सब्सट्रेट पर एएलएन के त्वरित विकास और संयोजन के लिए एक नई विधि प्रस्तुत करता है। ग्राफीन-एनपीएसएस पर एएलएन की पूरी तरह से मोटाई 1 माइक्रोन से कम होने की पुष्टि की जाती है, और एपिटैक्सियल एएलएन परतें उच्च गुणवत्ता और तनाव-जारी की जाती हैं। यह विधि AlN टेम्पलेट बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए एक नया तरीका प्रशस्त करती है और अल्जीएन-आधारित DUV-एलईडी के आवेदन में काफी क्षमता दिखाती है।
Protocol
Representative Results
Discussion
जैसा कि चित्रा 1एमें दिखाया गया है, शून्य तकनीक द्वारा तैयार एनपीएस 400 एनएम गहराई, पैटर्न की 1 माइक्रोन अवधि और अनtched क्षेत्रों की 300 एनएम चौड़ाई के साथ नैनो-अवतल शंकु पैटर्न दिखाता है। ग्र…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
इस काम को चीन के नेशनल की आर एंड डी प्रोग्राम (नंबर 2018YFB0406703), नेशनल नेचुरल साइंस फाउंडेशन ऑफ चाइना (नग 61474109, 61527814, 11474274, 61427901) और बीजिंग नेचुरल साइंस फाउंडेशन (नंबर 418206703) ने आर्थिक रूप से सपोर्ट किया।
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 |
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