111 resultados para InxGa1-xSb
Resumo:
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Synthese von nanostrukturierten Antimoniden, wobei die folgenden beiden Themen bearbeitet wurden: rnAus chemischer Sicht wurden neue Synthesewege entwickelt, um Nanopartikel der Verbindungen in den binären Systemen Zn-Sb und Fe-Sb herzustellen (Zn4Sb3, ZnSb, FeSb2, Fe1+xSb). Anders als in konventionellen Festkörperreaktionen, die auf die Synthese von Bulk-Materialien oder Einkristallen zielen, muss die Synthese von Nanopartikeln Agglomerate und Ostwald-Wachstum vermeiden. Daher benötigen annehmbare Reaktionszeiten und vergleichsweise tiefe Reaktionstemperaturen kurze Diffusionswege und tiefe Aktivierungsbarrieren. Demzufolge bedient sich die Synthese der Reaktion von Antimon-Nanopartikeln und geeigneten molekularen oder nanopartikulären Edukten der entsprechenden Übergangsmetalle. Zusätzlich wurden anisotrope ZnSb Strukturen synthetisiert, indem eine Templat-Synthese mit Hilfe von anodisierten Aluminiumoxid- oder Polycarbonat-Membranen angewandt wurde. rnDie erhaltenen Produkte wurden hauptsächlich durch Röntgen-Diffraktion und Elektronenmikroskopie untersucht. Die Auswertung der Pulver Röntgendiffraktions-Daten stellte eine Herausforderung dar, da die Nanostrukturierung und die Anwesenheit von mehreren Phasen zu verbreiterten und überlagernden Reflexen führen. Zusätzliche Fe-Mößbauer Messungen wurden im Falle der Fe-Sb Produkte vorgenommen, um detailliertere Informationen über die genaue Zusammensetzung zu erhalten. Die erstmals hergestellte Phase Zn1+xSb wurde einer detaillierten Kristallstrukturanalyse unterzogen, die mit Hilfe einer neuen Diffraktionsmethode, der automatisierten Elektronen Diffraktions Tomographie, durchgeführt wurde.rnrnAus physikalischer Sicht sind Zn4Sb3, ZnSb und FeSb2 interessante thermoelektrische Materialien, die aufgrund ihrer Fähigkeit thermische in elektrische Energie umzuwandeln, großes Interesse geweckt haben. Nanostrukturierte thermoelektrische Materialien zeigen dabei eine höhere Umwandlungseffizienz zu erhöhen, da deren thermische Leitfähigkeit herabgesetzt ist. Da thermoelektrische Bauteile aus dichten Bulk-Materialien gefertigt werden, spielte die Verfestigung der synthetisierten nanopartikulären Pulver eine große Rolle. Die als „Spark Plasma Sintering“ bezeichnete Methode wurde eingesetzt, um die Proben zu pressen. Dies ermöglicht schnelles Heizen und Abkühlen der Probe und kann so das bei klassischen Heißpress-Methoden unvermeidliche Kristallitwachstum verringern. Die optimalen Bedingungen für das Spark Plasma Sintern zu finden, ist Inhalt von bestehender und weiterführender Forschung. rnEin Problem stellt die Stabilität der Proben während des Sinterns dar. Trotz des schnellen Pressens wurde eine teilweise Zersetzung im Falle des Zn1+xSb beobachtet, wie mit Hilfe von Synchrotrondiffraktionsuntersuchungen aufgedeckt wurde. Morphologie und Dichte der verschiedenen verfestigten Materialien wurden mittels Rasterelektronenmikroskopie und Lasermikroskopie bestimmt. Die Gitterdynamik wurde mit Hilfe von Wärmekapazitätsmessungen- und inelastischer Kern-Streuung untersucht. Die Wärmeleitfähigkeit der nanostrukturierten Materialien ist im Vergleich zu den Festkörpern ist drastisch reduziert - im Falle des FeSb2 um mehr als zwei Größenordnungen. Abhängig von der Zusammensetzung und mechanischen Härte wurden für einen Teil der verfestigten Nanomaterialien die thermoelektrische Eigenschaften, wie Seebeck Koeffizient, elektrische und Wärmeleitfähigkeit, gemessen.rn
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Diluted nitride self-assembled In(Ga)AsN quantum dots (QDs) grown on GaAs substrates are potential candidates to emit in the windows of maximum transmittance for optical fibres (1.3-1.55 μm). In this paper, we analyse the effect of nitrogen addition on the indium desorption occurring during the capping process of InxGa1−xAs QDs (x = l and 0.7). The samples have been grown by molecular beam epitaxy and studied through transmission electron microscopy (TEM) and photoluminescence techniques. The composition distribution inside the dots was determined by statistical moiré analysis and measured by energy dispersive X-ray spectroscopy. First, the addition of nitrogen in In(Ga)As QDs gave rise to a strong redshift in the emission peak, together with a large loss of intensity and monochromaticity. Moreover, these samples showed changes in the QDs morphology as well as an increase in the density of defects. The statistical compositional analysis displayed a normal distribution in InAs QDs with an average In content of 0.7. Nevertheless, the addition of Ga and/or N leads to a bimodal distribution of the Indium content with two separated QD populations. We suggest that the nitrogen incorporation enhances the indium fixation inside the QDs where the indium/gallium ratio plays an important role in this process. The strong redshift observed in the PL should be explained not only by the N incorporation but also by the higher In content inside the QDs
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Arsenic alloying is observed for epitaxial layers nominally intended to be In0.75Ga0.25N. Voids form beneath their interfaces with GaAs substrates, acting as sources of Ga + As out-diffusion into the growing epilayers. As a result, heteroepitaxial single-phase quaternary InxGa1-xAsyN1-y, films are formed with x similar to 0.55 and 0.05 menor que y menor que 0,10. While an undoped epilayer retains the wurtzite structure, a Mn-doped sample showed randomly spaced dopant segregations, which, together with a slightly higher As concentration, led to a transformation from the hexagonal to the twinned cubic phase.
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We study the evolution of structural defects in AlxGa1-xN films (with x=0.0-0.6) bombarded with kilo-electron-volt heavy ions at 77 and 300 K. We use a combination of Rutherford backscattering/channeling spectrometry and cross-sectional transmission electron microscopy. Results show that an increase in Al content not only strongly enhances dynamic annealing processes but can also change the main features of the amorphization behavior. In particular, the damage buildup behavior at 300 K is essentially similar for all the AlGaN films studied. Ion-beam-produced disorder at 300 K accumulates preferentially in the crystal bulk region up to a certain saturation level (similar to50%-60% relative disorder). Bombardment at 300 K above a critical fluence results in a rapid increase in damage from the saturation level up to complete disordering, with a buried amorphous layer nucleating in the crystal bulk. However, at 77 K, the saturation effect of lattice disorder in the bulk occurs only for xgreater than or similar to0.1. Based on the analysis of these results for AlGaN and previously reported data for InGaN, we discuss physical mechanisms of the susceptibility of group-III nitrides to ion-beam-induced disordering and to the crystalline-to-amorphous phase transition. (C) 2004 American Institute of Physics.
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As silicon based devices in integrated circuits reach the fundamental limits of dimensional scaling there is growing research interest in the use of high electron mobility channel materials, such as indium gallium arsenide (InGaAs), in conjunction with high dielectric constant (high-k) gate oxides, for Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor (MOSFET) based devices. The motivation for employing high mobility channel materials is to reduce power dissipation in integrated circuits while also providing improved performance. One of the primary challenges to date in the field of III-V semiconductors has been the observation of high levels of defect densities at the high-k/III-V interface, which prevents surface inversion of the semiconductor. The work presented in this PhD thesis details the characterization of MOS devices incorporating high-k dielectrics on III-V semiconductors. The analysis examines the effect of modifying the semiconductor bandgap in MOS structures incorporating InxGa1-xAs (x: 0, 0.15. 0.3, 0.53) layers, the optimization of device passivation procedures designed to reduce interface defect densities, and analysis of such electrically active interface defect states for the high-k/InGaAs system. Devices are characterized primarily through capacitance-voltage (CV) and conductance-voltage (GV) measurements of MOS structures both as a function of frequency and temperature. In particular, the density of electrically active interface states was reduced to the level which allowed the observation of true surface inversion behavior in the In0.53Ga0.47As MOS system. This was achieved by developing an optimized (NH4)2S passivation, minimized air exposure, and atomic layer deposition of an Al2O3 gate oxide. An extraction of activation energies allows discrimination of the mechanisms responsible for the inversion response. Finally a new approach is described to determine the minority carrier generation lifetime and the oxide capacitance in MOS structures. The method is demonstrated for an In0.53Ga0.47As system, but is generally applicable to any MOS structure exhibiting a minority carrier response in inversion.
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Tunable tensile-strained germanium (epsilon-Ge) thin films on GaAs and heterogeneously integrated on silicon (Si) have been demonstrated using graded III-V buffer architectures grown by molecular beam epitaxy (MBE). epsilon-Ge epilayers with tunable strain from 0% to 1.95% on GaAs and 0% to 1.11% on Si were realized utilizing MBE. The detailed structural, morphological, band alignment and optical properties of these highly tensile-strained Ge materials were characterized to establish a pathway for wavelength-tunable laser emission from 1.55 μm to 2.1 μm. High-resolution X-ray analysis confirmed pseudomorphic epsilon-Ge epitaxy in which the amount of strain varied linearly as a function of indium alloy composition in the InxGa1-xAs buffer. Cross-sectional transmission electron microscopic analysis demonstrated a sharp heterointerface between the epsilon-Ge and the InxGa1-xAs layer and confirmed the strain state of the epsilon-Ge epilayer. Lowtemperature micro-photoluminescence measurements confirmed both direct and indirect bandgap radiative recombination between the Γ and L valleys of Ge to the light-hole valence band, with L-lh bandgaps of 0.68 eV and 0.65 eV demonstrated for the 0.82% and 1.11% epsilon-Ge on Si, respectively. The highly epsilon-Ge exhibited a direct bandgap, and wavelength-tunable emission was observed for all samples on both GaAs and Si. Successful heterogeneous integration of tunable epsilon-Ge quantum wells on Si paves the way for the implementation of monolithic heterogeneous devices on Si.