Serum neopterin levels and gallium transferrin binding in Parkinson's disease

The unconjugated pterin neopterin is secreted by macrophages activated by interferon-gamma and hence, the level of neopterin in serum may be used as a marker of a cellular immune response in a patient. Serum neopterin levels were measured by high performance liquid chromatography (HPLC) in 28 Parkinson's disease (PD) patients and 28 age and sex matched controls. The level of serum neopterin was significantly elevated in PD compared with controls suggesting immune activation in these patients. The level of neopterin was negatively correlated with the level of binding of gallium to transferrin (Tf) but unrelated to the level of iron binding. Hence, in PD, it is possible that a cellular immune response may be important in the pathogenesis of the disease. One effect of the cellular immune response may be a reduction in the binding of metals other than iron to Tf and this could also be a factor in PD.

Investigation of generation -recombination noise and related processes in aluminum gallium arsenide TEGFETs and Hall structures with quantum wells

Experimental and theoretical studies regarding noise processes in various kinds of AlGaAs/GaAs heterostructures with a quantum well are reported. The measurement processes, involving a Fast Fourier Transform and analog wave analyzer in the frequency range from 10 Hz to 1 MHz, a computerized data storage and processing system, and cryostat in the temperature range from 78 K to 300 K are described in detail. The current noise spectra are obtained with the “three-point method”, using a Quan-Tech and avalanche noise source for calibration. ^ The properties of both GaAs and AlGaAs materials and field effect transistors, based on the two-dimensional electron gas in the interface quantum well, are discussed. Extensive measurements are performed in three types of heterostructures, viz., Hall structures with a large spacer layer, modulation-doped non-gated FETs, and more standard gated FETs; all structures are grown by MBE techniques. ^ The Hall structures show Lorentzian generation-recombination noise spectra with near temperature independent relaxation times. This noise is attributed to g-r processes in the 2D electron gas. For the TEGFET structures, we observe several Lorentzian g-r noise components which have strongly temperature dependent relaxation times. This noise is attributed to trapping processes in the doped AlGaAs layer. The trap level energies are determined from an Arrhenius plot of log (τT2) versus 1/T as well as from the plateau values. The theory to interpret these measurements and to extract the defect level data is reviewed and further developed. Good agreement with the data is found for all reported devices. ^

Noise in gallium nitride-based quantum well structures used for nanometer devices in the frequency range 1 Hz--3 Mhz and temperature range 77K--324K

Electronic noise has been investigated in AlxGa1−x N/GaN Modulation-Doped Field Effect Transistors (MODFETs) of submicron dimensions, grown for us by MBE (Molecular Beam Epitaxy) techniques at Virginia Commonwealth University by Dr. H. Morkoç and coworkers. Some 20 devices were grown on a GaN substrate, four of which have leads bonded to source (S), drain (D), and gate (G) pads, respectively. Conduction takes place in the quasi-2D layer of the junction (xy plane) which is perpendicular to the quantum well (z-direction) of average triangular width ∼3 nm. A non-doped intrinsic buffer layer of ∼5 nm separates the Si-doped donors in the AlxGa1−xN layer from the 2D-transistor plane, which affords a very high electron mobility, thus enabling high-speed devices. Since all contacts (S, D, and G) must reach through the AlxGa1−xN layer to connect internally to the 2D plane, parallel conduction through this layer is a feature of all modulation-doped devices. While the shunting effect may account for no more than a few percent of the current IDS, it is responsible for most excess noise, over and above thermal noise of the device. ^ The excess noise has been analyzed as a sum of Lorentzian spectra and 1/f noise. The Lorentzian noise has been ascribed to trapping of the carriers in the AlxGa1−xN layer. A detailed, multitrapping generation-recombination noise theory is presented, which shows that an exponential relationship exists for the time constants obtained from the spectral components as a function of 1/kT. The trap depths have been obtained from Arrhenius plots of log (τT2) vs. 1000/T. Comparison with previous noise results for GaAs devices shows that: (a) many more trapping levels are present in these nitride-based devices; (b) the traps are deeper (farther below the conduction band) than for GaAs. Furthermore, the magnitude of the noise is strongly dependent on the level of depletion of the AlxGa1−xN donor layer, which can be altered by a negative or positive gate bias VGS. ^ Altogether, these frontier nitride-based devices are promising for bluish light optoelectronic devices and lasers; however, the noise, though well understood, indicates that the purity of the constituent layers should be greatly improved for future technological applications. ^

Modeling and simulation of bulk gallium nitride power semiconductor devices

Bulk gallium nitride (GaN) power semiconductor devices are gaining significant interest in recent years, creating the need for technology computer aided design (TCAD) simulation to accurately model and optimize these devices. This paper comprehensively reviews and compares different GaN physical models and model parameters in the literature, and discusses the appropriate selection of these models and parameters for TCAD simulation. 2-D drift-diffusion semi-classical simulation is carried out for 2.6 kV and 3.7 kV bulk GaN vertical PN diodes. The simulated forward current-voltage and reverse breakdown characteristics are in good agreement with the measurement data even over a wide temperature range.

Exceptional activity of gallium(III) chloride and chlorogallate(III) ionic liquids for Baeyer–Villiger oxidation

Baeyer–Villiger oxidation of cyclic ketones, using H2O2 as the oxidising agent, was systematically studied using a range of metal chlorides in different solvents, and in neat chlorogallate(III) ionic liquids. The extremely high activity of GaCl3 in promoting oxidation with H2O2, irrespective of solvent, was reported for the first time. The activity of all other metal chlorides was strongly solvent-dependent. In particular, AlCl3 was very active in a protic solvent (ethanol), and tin chlorides, SnCl4 and SnCl2, were active in aprotic solvents (toluene and dioxane). In order to eliminate the need for volatile organic solvent, a Lewis acidic chlorogallate(III) ionic liquid was used in the place of GaCl3, which afforded typically 89–94% yields of lactones in 1–120 min, at ambient conditions. Raman and 71Ga NMR spectroscopic studies suggest that the active species, in both GaCl3 and chlorogallate(III) ionic liquid systems, are chlorohydroxygallate(III) anions, [GaCl3OH]−, which are the products of partial hydrolysis of GaCl3 and chlorogallate(III) anions; therefore, the presence of water is crucial.

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.

Low temperature magneto-photoluminescence characterization of high purity gallium arsenide and indium phosphide

Low-temperature magneto-photoluminescence is a very powerful technique to characterize high purity GaAs and InP grown by various epitaxial techniques. These III-V compound semiconductor materials are used in a wide variety of electronic, optoelectronic and microwave devices. The large binding energy differences of acceptors in GaAs and InP make possible the identification of those impurities by low-temperature photoluminescence without the use of any magnetic field. However, the sensitivity and resolution provided by this technique rema1ns inadequate to resolve the minute binding energy differences of donors in GaAs and InP. To achieve higher sensitivity and resolution needed for the identification of donors, a magneto-photoluminescence system 1s installed along with a tunable dye laser, which provides resonant excitation. Donors 1n high purity GaAs are identified from the magnetic splittings of "two-electron" satellites of donor bound exciton transitions 1n a high magnetic field and at liquid helium temperature. This technique 1s successfully used to identify donors 1n n-type GaAs as well as 1n p-type GaAs in which donors cannot be identified by any other technique. The technique is also employed to identify donors in high purity InP. The amphoteric incorporation of Si and Ge impurities as donors and acceptors in (100), (311)A and (3ll)B GaAs grown by molecular beam epitaxy is studied spectroscopically. The hydrogen passivation of C acceptors in high purity GaAs grown by molecular beam epitaxy (MBE) and metalorganic chemical vapor deposition (MOCVD) 1s investigated using photoluminescence. Si acceptors ~n MBE GaAs are also found to be passivated by hydrogenation. The instabilities in the passivation of acceptor impurities are observed for the exposure of those samples to light. Very high purity MOCVD InP samples with extremely high mobility are characterized by both electrical and optical techniques. It is determined that C is not typically incorporated as a residual acceptor ~n high purity MOCVD InP. Finally, GaAs on Si, single quantum well, and multiple quantum well heterostructures, which are fabricated from III-V semiconductors, are also measured by low-temperature photoluminescence.

Identification and characterization of shallow impurity states in gallium arsenide and indium phosphide using photothermal ionization spectroscopy

A model of far infrared (FIR) dielectric response of shallow impurity states in a semiconductor has been developed and is presented for the specific case of the shallow donor transitions in high purity epitaxial GaAs. The model is quite general, however, and should be applicable with slight modification, not only to shallow donors in other materials such as InP, but also to shallow acceptors and excitons. The effects of the enormous dielectric response of shallow donors on the FIR optical properties of reflectance, transmittance, and absorptance, and photoconductive response of high purity epitaxial GaAs films are predicted and compared with experimental photothermal ionization spectra. The model accounts for many of the peculiar features that are frequently observed in these spectra, one of which was the cause of erroneous donor identifications in the early doping experiments. The model also corrects some commonly held misconceptions concerning photo-thermal ionization peak widths and amplitudes and their relationships to donor and acceptor concentrations. These corrections are of particular relevance to the proper interpretation of photothermal ionization spectra in the study of impurity incorporation in high purity epitaxial material. The model also suggests that the technique of FIR reflectance, although it has not been widely employed, should be useful in the study of shallow impurities in semiconductors.

The experimental determination of impact ionization coefficients in gallium arsenide and indium phosphide

U of I Only

Symmetry reduction due to gallium substitution in the garnet Li6.43(2)Ga0.52(3)La2.67(4)Zr2O12

Single-crystal structure refinements on lithium lanthanum zirconate (LLZO; Li7La3Zr2O12) substituted with gallium were successfully carried out in the cubic symmetry space group I [Formula: see text]3d. Gallium was found on two lithium sites as well as on the lanthanum position. Due to the structural distortion of the resulting Li6.43(2)Ga0.52(3)La2.67(4)Zr2O12 (Ga-LLZO) single crystals, a reduction of the LLZO cubic garnet symmetry from Ia[Formula: see text] d to I [Formula: see text]3d was necessary, which could hardly be analysed from X-ray powder diffraction data.

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.