Comprendre et maîtriser le passage de type I à type II de puits quantiques d'In(x)Ga(1-x)As(y)Sb(1-y) sur substrat de GaSb

Les antimoniures sont des semi-conducteurs III-V prometteurs pour le développement de dispositifs optoélectroniques puisqu'ils ont une grande mobilité d'électrons, une large gamme spectrale d'émission ou de détection et offrent la possibilité de former des hétérostructures confinées dont la recombinaison est de type I, II ou III. Bien qu'il existe plusieurs publications sur la fabrication de dispositifs utilisant un alliage d'In(x)Ga(1-x)As(y)Sb(1-y) qui émet ou détecte à une certaine longueur d'onde, les détails, à savoir comment sont déterminés les compositions et surtout les alignements de bande, sont rarement explicites. Très peu d'études fondamentales sur l'incorporation d'indium et d'arsenic sous forme de tétramères lors de l'épitaxie par jets moléculaires existent, et les méthodes afin de déterminer l'alignement des bandes des binaires qui composent ces alliages donnent des résultats variables. Un modèle a été construit et a permis de prédire l'alignement des bandes énergétiques des alliages d'In(x)Ga(1-x)As(y)Sb(1-y) avec celles du GaSb pour l'ensemble des compositions possibles. Ce modèle tient compte des effets thermiques, des contraintes élastiques et peut aussi inclure le confinement pour des puits quantiques. De cette manière, il est possible de prédire la transition de type de recombinaison en fonction de la composition. Il est aussi montré que l'indium ségrègue en surface lors de la croissance par épitaxie par jets moléculaires d'In(x)Ga(1-x)Sb sur GaSb, ce qui avait déjà été observé pour ce type de matériau. Il est possible d'éliminer le gradient de composition à cette interface en mouillant la surface d'indium avant la croissance de l'alliage. L'épaisseur d'indium en surface dépend de la température et peut être évaluée par un modèle simple simulant la ségrégation. Dans le cas d'un puits quantique, il y aura une seconde interface GaSb sur In(x)Ga(1-x)Sb où l'indium de surface ira s'incorporer. La croissance de quelques monocouches de GaSb à basse température immédiatement après la croissance de l'alliage permet d'incorporer rapidement ces atomes d'indium et de garder la seconde interface abrupte. Lorsque la composition d'indium ne change plus dans la couche, cette composition correspond au rapport de flux d'atomes d'indium sur celui des éléments III. L'arsenic, dont la source fournit principalement des tétramères, ne s'incorpore pas de la même manière. Les tétramères occupent deux sites en surface et doivent interagir par paire afin de créer des dimères d'arsenic. Ces derniers pourront alors être incorporés dans l'alliage. Un modèle de cinétique de surface a été élaboré afin de rendre compte de la diminution d'incorporation d'arsenic en augmentant le rapport V/III pour une composition nominale d'arsenic fixe dans l'In(x)Ga(1-x)As(y)Sb(1-y). Ce résultat s'explique par le fait que les réactions de deuxième ordre dans la décomposition des tétramères d'arsenic ralentissent considérablement la réaction d'incorporation et permettent à l'antimoine d'occuper majoritairement la surface. Cette observation montre qu'il est préférable d'utiliser une source de dimères d'arsenic, plutôt que de tétramères, afin de mieux contrôler la composition d'arsenic dans la couche. Des puits quantiques d'In(x)Ga(1-x)As(y)Sb(1-y) sur GaSb ont été fabriqués et caractérisés optiquement afin d'observer le passage de recombinaison de type I à type II. Cependant, celui-ci n'a pas pu être observé puisque les spectres étaient dominés par un niveau énergétique dans le GaSb dont la source n'a pu être identifiée. Un problème dans la source de gallium pourrait être à l'origine de ce défaut et la résolution de ce problème est essentielle à la continuité de ces travaux.

Role of substrate quality on the performance of semipolar (11 2 - 2) InGaN light-emitting diodes

We compare the optical properties and device performance of unpackaged InGaN/GaN multiple-quantum-well light-emitting diodes (LEDs) emitting at ∼430 nm grown simultaneously on a high-cost small-size bulk semipolar (11 2 - 2) GaN substrate (Bulk-GaN) and a low-cost large-size (11 2 - 2) GaN template created on patterned (10 1 - 2) r-plane sapphire substrate (PSS-GaN). The Bulk-GaN substrate has the threading dislocation density (TDD) of ∼ and basal-plane stacking fault (BSF) density of 0 cm-1, while the PSS-GaN substrate has the TDD of ∼2 × 108cm-2 and BSF density of ∼1 × 103cm-1. Despite an enhanced light extraction efficiency, the LED grown on PSS-GaN has two-times lower internal quantum efficiency than the LED grown on Bulk-GaN as determined by photoluminescence measurements. The LED grown on PSS-GaN substrate also has about two-times lower output power compared to the LED grown on Bulk-GaN substrate. This lower output power was attributed to the higher TDD and BSF density.

Antimony-based type-II superlattice infrared detectors

Numerous applications within the mid- and long-wavelength infrared are driving the search for efficient and cost effective detection technologies in this regime. Theoretical calculations have predicted high performance for InAs/GaSb type-II superlattice structures, which rely on mature growth of III-V semiconductors and offer many levels of freedom in design due to band structure engineering. This work focuses on the fabrication and characterization of type-II superlattice infrared detectors. Standard UV-based photolithography was used combined with chemical wet or dry etching techniques in order to fabricate antinomy-based type-II superlattice infrared detectors. Subsequently, Fourier transform infrared spectroscopy and radiometric techniques were applied for optical characterization in order to obtain a detector's spectrum and response, as well as the overall detectivity in combination with electrical characterization. Temperature dependent electrical characterization was used to extract information about the limiting dark current processes. This work resulted in the first demonstration of an InAs/GaSb type-II superlattice infrared photodetector grown by metalorganic chemical vapor deposition. A peak detectivity of 1.6x10^9 Jones at 78 K was achieved for this device with a 11 micrometer zero cutoff wavelength. Furthermore the interband tunneling detector designed for the mid-wavelength infrared regime was studied. Similar results to those previously published were obtained.

Comprendre et maîtriser le passage de type I à type II de puits quantiques d'In(x)Ga(1-x)As(y)Sb(1-y) sur substrat de GaSb

Les antimoniures sont des semi-conducteurs III-V prometteurs pour le développement de dispositifs optoélectroniques puisqu'ils ont une grande mobilité d'électrons, une large gamme spectrale d'émission ou de détection et offrent la possibilité de former des hétérostructures confinées dont la recombinaison est de type I, II ou III. Bien qu'il existe plusieurs publications sur la fabrication de dispositifs utilisant un alliage d'In(x)Ga(1-x)As(y)Sb(1-y) qui émet ou détecte à une certaine longueur d'onde, les détails, à savoir comment sont déterminés les compositions et surtout les alignements de bande, sont rarement explicites. Très peu d'études fondamentales sur l'incorporation d'indium et d'arsenic sous forme de tétramères lors de l'épitaxie par jets moléculaires existent, et les méthodes afin de déterminer l'alignement des bandes des binaires qui composent ces alliages donnent des résultats variables. Un modèle a été construit et a permis de prédire l'alignement des bandes énergétiques des alliages d'In(x)Ga(1-x)As(y)Sb(1-y) avec celles du GaSb pour l'ensemble des compositions possibles. Ce modèle tient compte des effets thermiques, des contraintes élastiques et peut aussi inclure le confinement pour des puits quantiques. De cette manière, il est possible de prédire la transition de type de recombinaison en fonction de la composition. Il est aussi montré que l'indium ségrègue en surface lors de la croissance par épitaxie par jets moléculaires d'In(x)Ga(1-x)Sb sur GaSb, ce qui avait déjà été observé pour ce type de matériau. Il est possible d'éliminer le gradient de composition à cette interface en mouillant la surface d'indium avant la croissance de l'alliage. L'épaisseur d'indium en surface dépend de la température et peut être évaluée par un modèle simple simulant la ségrégation. Dans le cas d'un puits quantique, il y aura une seconde interface GaSb sur In(x)Ga(1-x)Sb où l'indium de surface ira s'incorporer. La croissance de quelques monocouches de GaSb à basse température immédiatement après la croissance de l'alliage permet d'incorporer rapidement ces atomes d'indium et de garder la seconde interface abrupte. Lorsque la composition d'indium ne change plus dans la couche, cette composition correspond au rapport de flux d'atomes d'indium sur celui des éléments III. L'arsenic, dont la source fournit principalement des tétramères, ne s'incorpore pas de la même manière. Les tétramères occupent deux sites en surface et doivent interagir par paire afin de créer des dimères d'arsenic. Ces derniers pourront alors être incorporés dans l'alliage. Un modèle de cinétique de surface a été élaboré afin de rendre compte de la diminution d'incorporation d'arsenic en augmentant le rapport V/III pour une composition nominale d'arsenic fixe dans l'In(x)Ga(1-x)As(y)Sb(1-y). Ce résultat s'explique par le fait que les réactions de deuxième ordre dans la décomposition des tétramères d'arsenic ralentissent considérablement la réaction d'incorporation et permettent à l'antimoine d'occuper majoritairement la surface. Cette observation montre qu'il est préférable d'utiliser une source de dimères d'arsenic, plutôt que de tétramères, afin de mieux contrôler la composition d'arsenic dans la couche. Des puits quantiques d'In(x)Ga(1-x)As(y)Sb(1-y) sur GaSb ont été fabriqués et caractérisés optiquement afin d'observer le passage de recombinaison de type I à type II. Cependant, celui-ci n'a pas pu être observé puisque les spectres étaient dominés par un niveau énergétique dans le GaSb dont la source n'a pu être identifiée. Un problème dans la source de gallium pourrait être à l'origine de ce défaut et la résolution de ce problème est essentielle à la continuité de ces travaux.

Correlation among Growth Conditions, Morphology, and Optical Properties of Nanocolumnar InGaN/GaN Heterostructures Selectively Grown by Molecular Beam Epitaxy

This work reports on the selective area growth mechanism of green-emitting InGaN/GaN nanocolumns. The evolution of the morphology of the InGaN segment is found to depend critically on the nominal III/V ratio as well as the diameter of the GaN section. In addition, the In distribution inside the InGaN segment is found to depend on the local III/V and In/Ga ratios.

Beiträge zur kenntnis der meeresalgen.

No. 1-5 extracted from Wissenschaftliche meeresuntersuchungen, neue folgs, 2. bd., 1897; no. 5-13; "Sonderabdruck aus: Wissenschaftliche meeresuntersuchungen ... Neue folge. III. [-V.] bd., abteilung Helgoland [1899-1912]"

Étude et passivation des défauts introduits par la gravure de vias sur cellule photovoltaïque triple jonction

Malgré l'augmentation constante de l'efficacité des cellules photovoltaïques multi-jonctions destinées au photovoltaïque concentré, des pertes de performances subsistent à haute concentration solaire. Elles sont principalement causées par un ombrage excessif dû aux métallisations ou par effet Joule à cause de la résistance série. Une des solutions à ce problème est de reporter le contact métallique en face avant sur la face arrière grâce à des vias métallisés et isolés électriquement. Avec cette architecture, les pertes dues à l'effet Joule et à l'ombrage seront limitées et des gains en efficacité sont attendus. Toutefois, l'intégration de vias sur des cellules photovoltaïques triple jonction favorise la recombinaison électron-trou en surface et peut provoquer une perte de performances de ces dispositifs. Ce mémoire présente les travaux de recherche effectués visant à étudier précisément cette problématique ainsi qu'à proposer des solutions pour limiter ces pertes. L'objectif est d'évaluer les pertes de performances de cellules photovoltaïques triple jonction suite à l'intégration de vias. Dans un second temps, l'objectif secondaire vise à limiter les pertes grâce à des traitements de passivation. Les résultats et solutions qu'apporte ce projet représentent une étape clé dans la réalisation de cette nouvelle architecture de contact électrique pour cellules photovoltaïques. En effet, les conclusions de ce projet de recherche permettent de valider la possibilité d'obtenir des gains en efficacité grâce à cette architecture. De plus, les procédés de microfabrication présentés dans ce projet de recherche proposent des solutions afin d'intégrer des vias sur ces hétérostructures tout en limitant les pertes en performances.

The influence of growth temperature and input V/III ratio on the initial nucleation and material properties of InN on GaN by MOCVD

The effects of growth temperature and V/III ratio on the InN initial nucleation of islands on the GaN (0 0 0 1) surface were investigated. It is found that InN nuclei density increases with decreasing growth temperature between 375 and 525 degrees C. At lower growth temperatures, InN thin films take the form of small and closely packed islands with diameters of less than 100 nm, whereas at elevated temperatures the InN islands can grow larger and well separated, approaching an equilibrium hexagonal shape due to enhanced surface diffusion of adatoms. At a given growth temperature of 500 degrees C, a controllable density and size of separated InN islands can be achieved by adjusting the V/III ratio. The larger islands lead to fewer defects when they are coalesced. Comparatively, the electrical properties of the films grown under higher V/III ratio are improved.

Adsorption Study using Optimised 3D Organised Mesoporous Silica Coated with Fe and Al Oxides for Specific As(III) and As(V) Removal from Contaminated Synthetic Groundwater

This work presents the possibility of optimising 3D Organised Mesoporous Silica (OMS) coated with both iron and aluminium oxides for the optimal removal of As(III) and As(V) from synthetic contaminated water. The materials developed were fully characterised and were tested for removing arsenic in batch experiments. The effect of total Al to Fe oxides coating on the selective removal of As(III) and As(V) was studied. It was shown that 8% metal coating was the optimal configuration for the coated OMS materials in removing arsenic. The effect of arsenic initial concentration and pH, kinetics and diffusion mechanisms was studied, modelled and discussed. It was shown that the advantage of an organised material over an un-structured sorbent was very limited in terms of kinetic and diffusion under the experimental conditions. It was shown that physisorption was the main adsorption process involved in As removal by the coated OMS. Maximum adsorption capacity of 55 mg As(V).g-1 was noticed at pH 5 for material coated with 8% Al oxides while 35 mg As(V).g-1 was removed at pH 4 for equivalent material coated with Fe oxides.

Preparation and characterisation of certain II-VI, I-III-VI2 semiconductor thin films and transparent conducting oxides

There is an increasing demand for renewable energies due to the limited availability of fossil and nuclear fuels and due to growing environmental problems. Photovoltaic (PV) energy conversion has the potential to contribute significantly to the electrical energy generation in the future. Currently, the cost for photovoltaic systems is one of the main obstacles preventing production and application on a large scale. The photovoltaic research is now focused on the development of materials that will allow mass production without compromising on the conversion efficiencies. Among important selection criteria of PV material and in particular for thin films, are a suitable band gap, high absorption coefficient and reproducible deposition processes capable of large-volume and low cost production. The chalcopyrite semiconductor thin films such as Copper indium selenide and Copper indium sulphide are the materials that are being intensively investigated for lowering the cost of solar cells. Conversion efficiencies of 19 % have been reported for laboratory scale solar cell based on CuInSe2 and its alloys. The main objective of this thesis work is to optimise the growth conditions of materials suitable for the fabrication of solar cell, employing cost effective techniques. A typical heterojunction thin film solar cell consists of an absorber layer, buffer layer and transparent conducting contacts. The most appropriate techniques have been used for depositing these different layers, viz; chemical bath deposition for the window layer, flash evaporation and two-stage process for the absorber layer, and RF magnetron sputtering for the transparent conducting layer. Low cost experimental setups were fabricated for selenisation and sulphurisation experiments, and the magnetron gun for the RF sputtering was indigenously fabricated. The films thus grown were characterised using different tools. A powder X-ray diffractometer was used to analyse the crystalline nature of the films. The energy dispersive X-ray analysis (EDX) and scanning electron microscopy i (SEM) were used for evaluating the composition and morphology of the films. Optical properties were investigated using the UV-Vis-NIR spectrophotometer by recording the transmission/absorption spectra. The electrical properties were studied using the two probe and four probe electrical measurements. Nature of conductivity of the films was determined by thermoprobe and thermopower measurements. The deposition conditions and the process parameters were optimised based on these characterisations.

Produtividade fabril III - método para rápido aumento da produtividade fabril: redução de tempos inativos e do tempo de espera do material em processo

O método para rápido aumento da produtividade fabril, aplicável principalmente à indústria brasileira de manufatura (17% do PIB), fundamenta-se exclusivamente na redução ou eliminação do tempo inativo do homem, da máquina e do material, que é a grande causa da ineficiência. O método exige a utilização de apenas cinco das mais simples, elementares e conhecidas técnicas e é aplicável às vinte situações mais freqüentes (objetos de estudo) na indústria de manufatura. Nossa experiência atesta que o método pode proporcionar à produtividade fabril um aumento superior a 30%, em poucos meses e de forma perene. Sua aplicação e a implantação das medidas dele decorrentes são feitas com extrema facilidade e, por isto, os resultados surgem muito rapidamente. Atinge portanto seu objetivo: proporcionar aumento da produtividade fabril em curto espaço de tempo. Este artigo (terceiro e último da série) detalhará doze objetos de estudo (situações): 1. redução dos tempos inativos causados por troca de turno, por refeição e por troca de produtos; 2. redução dos tempos improdutivos acarretados por causas mais importantes, por espera pelo serviço de manutenção, por espera pelo serviço de preparação, por espera pelo operador e por causas não apontáveis pelos procedimentos usuais; 3. redução das atividades improdutivas e das produtivas executadas num ritmo improdutivo; e 4. redução do tempo de espera do material em processamento pela redução do tamanho do lote de fabricação e pelo aumento da velocidade de manufatura.

Polymeric organic-inorganic hybrid material containing iron(III) porphyrin using sol-gel process

Here we describe the preparation of iron(II) porphyrinosilica in a simple one-pot reaction, where the -SO2Cl groups present in the phenyl rings of FeTDCSPP+ react with 3-aminopropyltriethoxysilane and tetraethoxysilane in the presence of a nitrogenous base, leading to iron(III) porphyrinosilica. In this same procedure, molecular cavities containing regularly spaced functional groups are created through the molecular imprinting technique, in which the nitrogenous base coordinated to the iron(III) porphyrin serves as a template. The removal of such template in a Soxhlet extractor leads to a cavity with the same shape and size as the nitrogenous base, enabling the construction of shape-selective catalysts mimicking cytochrome P-450. Five different imprinting molecules have been used: imidazole, 1-methylimidazole, 2-methylbenzimidazole, 4-phenylimidazole and miconazole and ultra-violet/visible absorption spectroscopy, thermogravimetric analysis and electron paramagnetic resonance carried out. (C) 1999 Elsevier B.V. B.V. All rights reserved.

'ZN IND.7'SB IND. 2'O IND. 12' contendo Ce(III), Pr(III) ou Eu(III): investigação de suas propriedades estruturais e ópticas para potencial aplicação como cintilador

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Hopping-tunneling model to describe electric charge injection at metal/organic semiconductor heterojunctions

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)