Metal-nitridová vrstva s plazmonickou optickou strukturou

Metal-nitride layer with plasmonic optical structure

Funkční vzorek

4“ (čtyřpalcová) safírová podložka s mikrokrystalickou vrstvou GaN a stříbrnými nanokrystaly, které mají plazmonickou resonanci ve viditelné oblasti, poblíž UV. Postup přípravy GaN vrstvy: 1. Ohřev safírové podložky na T = 800 °C po dobu 60 min., stabilizace teploty, 2. ochlazování podložky na nukleační teplotu 650 °C, 3. nukleace vrstvy po dobu 3 min., 4. ohřev na depoziční teplotu, 5. první část depozice vrstvy GaN z TMGa (trimetylgallium, tok 50 sccm) a NH3 (amoniak, tok 3000 sccm) při tlaku v depoziční komoře 150 Torr a teplotě podložky 810 °C, doba depozice 30 min, 6. druhá část depozice (tok TMGa 35 sccm, tok amoniaku 3600 sccm), při tlaku 120 Torr a teplotě podložky 830 °C, doba depozice 30 min., 7. řízené ochlazování v dusíkové atmosféře 60 min. Jako plazmonické struktury byly použity stříbrné koloidní nanočástice o velikosti 40 a 80 nm. Pro depozici stříbra byl roztok modifikován 3mM roztokem HCl (kvůli změně Zeta potenciálu GaN) a depozice z roztoku trvala 15 minut. Vzorek vykazuje fotoluminiscenci odpovídající velikosti zakázaného pásu GaN (3,4 eV/365 nm), difrakční spektrum odpovídá polykrystalické vrstvě s preferenční orientací.

4“(four inch) sapphire wafer with microcrystalline GaN and silver nanocrystals, which exhibit plasmonic resonance in the visible part of the electromagnetic spectrum, close to UV. GaN preparation summary: 1. Gradual heating of sapphire wafer to T = 800 °C for 60 minutes, temperature stabilization, 2. Wafer cooling to nucleation temperature 650 °C, 3. Nucleation of the layer (3 min.), 4. Gradual heating to deposition temperature, 5. First part of GaN deposition from TMGa (trimethylgallium) and NH3 (ammonia) with gas flows of 50 sccm, resp. 3000 sccm; deposition pressure was 150 Torr, wafer temperature 810 °C and deposition time 30 min., 6. Second part of GaN deposition from TMGa (trimethylgallium) and NH3 (ammonia) with gas flows of 35 sccm, resp. 3600 sccm; deposition pressure was 120 Torr, wafer temperature 830 °C and deposition time 30 min, 7. Controlled cooling in ambient nitrogen for 60 min. As plasmonic structures silver colloids with diameters of 40 and 80 nm were used. For silver deposition the colloidal solution was modified by 3mM solution of HCl (to alter the Zeta potential of GaN) and the deposition took 15 minutes. Sample exhibits photoluminescence related to the band gap emission of GaN (3.4 eV/365 nm).

Gallium nitride; plazmonic resonance; silver nanoparticles

Gallium nitride; plazmonic resonance; silver nanoparticles

Laboratoř povrchů a tenkých vrstev, Technická 2, A2-518

K využití výsledku jiným subjektem je vždy nutné nabytí licence

http://surfaces.fme.vutbr.cz/laboratories/developed-instruments/2019-gan/