Новые наноструктурированные InGaN материалы: синтез, свойства и оптоэлектронные приложения

В настоящее время разработка новых эффективных материалов на основе полупроводниковых соединений InGaN для создания излучателей света в видимом диапазоне, а также оптоэлектронных сверхвысокочастотных и высокотемпературных приборов – актуальная задача на протяжении последних лет. Такой материал обладает широким диапазоном запрещенной зоны от 0,7 эВ (для InN) до 3,4 эВ (для GaN), что может быть достигнуто путем изменения мольной доли индия в твёрдом растворе. Благодаря этому, InGaN наноструктуры являются перспективными для создания излучателей в видимом диапазоне, а также белых светодиодов на основе одного материала. В настоящее время одним из самых распространённых чисто полупроводниковых белых светодиодов является многокристальные светодиоды, чаще — трёхкомпонентные (RGB светодиоды), имеющие в своём составе три полупроводниковых излучателя красного (R), зелёного (G) и синего (B) свечения, объединённые в одном корпусе. Таким образом, для создания RGB светодиода, необходимо синтезировать три полупроводниковые структуры, а затем объединить их в одном приборе. Одним из решением данной проблемы является синтез InGaN наноструткур сложной морфологии, таких как нитевидные нанокристаллы (ННК), наноцветы и других. Благодаря развитой морфологии, механические напряжения в полупроводниковых наноструктурах релаксируют, количество структурных дефектов значительно уменьшается. Совмещение элементов электроники на кремнии с InGaN наноструктурами открывает широкие перспективы создания сложных функциональных устройств на одном чипе. Возможность создания таких наноструткур появилась в результате развития новых эпитаксиальных нанотехнологий и соответствующего ростового и диагностического оборудования. В процессе выполнения проекта планируется решение ряда фундаментальных проблем, связанных с воспроизводимым получением непланарных InGaN наноструктур контролируемой геометрии и широкого диапазона составов в процессе роста методом молекулярно-пучковой эпитаксии на полупроводниковых подложках, в том числе монокристаллического кремния, для создания новых излучателей в диапазоне длин волн от 370 до 1000 нм. На основе разработанной технологии будут созданы прототипы эффективных излучателей как в видимом диапазоне, так и излучатели белого света. Всё вышесказанное объясняет актуальность и практическую значимость проекта.