ผู้ร้ายของข้อบกพร่อง GaN บางอย่างอาจเป็นไนโตรเจน

Anonim

เนื่องจากสารเซมิคอนดักเตอร์ที่ใช้ซิลิกอนถึงขีด จำกัด ประสิทธิภาพของสารละลายแกลเลียมไนไตรด์ (GaN) จึงกลายเป็นวัสดุที่นำไปสู่การพัฒนาเทคโนโลยีไดโอดเปล่งแสง (LED) ทรานซิสเตอร์ความถี่สูงและอุปกรณ์เซลล์แสงอาทิตย์ ถือกลับ GaN แต่เป็นจำนวนมากของข้อบกพร่อง

การสลายตัวของวัสดุนี้เกิดจากความวุ่นวายเมื่ออะตอมเกิดการขยับตัวขึ้นในโครงสร้างตาข่ายคริสตัล เมื่อความคลาดเคลื่อนหลายครั้งพร้อมกันย้ายจากแรงเฉือนพันธะตามระนาบขัดแตะยืดและทำลายในที่สุด เมื่ออะตอมจัดตัวใหม่เพื่อปฏิรูปพันธะของพวกเขาเครื่องบินบางส่วนจะยังคงอยู่ในขณะที่คนอื่น ๆ จะกลายเป็นรูปทรงถาวรด้วยเครื่องบินเพียงครึ่งเดียวในสถานที่ หากแรงเฉือนสูงพอที่จะเกิดการเคลื่อนที่ของเสี้ยนไปตามขอบของวัสดุ

Layering GaN บนพื้นผิวของวัสดุที่แตกต่างกันทำให้ปัญหาที่แย่ลงมากเพราะโครงสร้างตาข่ายมักจะไม่จัดแนว นี่คือเหตุผลที่ทำให้เราเข้าใจถึงความบกพร่องของ GaN ในระดับอะตอมได้ดีขึ้นสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพของอุปกรณ์ที่ทำจากวัสดุนี้ได้อย่างไร

ทีมนักวิจัยได้ก้าวไปสู่เป้าหมายนี้อย่างมีนัยสำคัญโดยการตรวจสอบและกำหนดการกำหนดค่าหลักหกส่วนของ GaN lattice พวกเขานำเสนอผลการค้นพบของพวกเขาใน วารสารฟิสิกส์ประยุกต์

"เป้าหมายคือการระบุกระบวนการและลักษณะของความคลาดเคลื่อนเหล่านี้เพื่อให้เข้าใจถึงผลกระทบของข้อบกพร่องใน GaN อย่างเต็มที่ดังนั้นเราจึงสามารถหาแนวทางที่เฉพาะเจาะจงในการเพิ่มประสิทธิภาพของวัสดุชิ้นนี้" Joseph Kioseoglou นักวิจัยจาก Aristotle University of Thessaloniki และผู้เขียน กระดาษ.

นอกจากนี้ยังมีปัญหาที่อยู่ภายในกับคุณสมบัติของ GaN ซึ่งส่งผลให้เกิดผลกระทบที่ไม่พึงประสงค์เช่นการเปลี่ยนสีในการแผ่รังสี LED แบบ GaN ตาม Kioseoglou นี้อาจจะสามารถ addressed โดยใช้ประโยชน์จากทิศทางการเติบโตที่แตกต่างกัน

นักวิจัยใช้การวิเคราะห์ทางคอมพิวเตอร์ผ่านการเปลี่ยนแปลงทางโมเลกุลและการจำลองสมรรถนะของทฤษฎีความหนาแน่นเพื่อหาคุณสมบัติทางโครงสร้างและทางอิเล็กทรอนิกส์ของความคลาดเคลื่อนขอบฐานที่ชนิดหนึ่งตามแนวเส้นรอบวงใน GaN การเคลื่อนที่ไปตามทิศทางนี้เป็นเรื่องธรรมดาในทิศทางการเติบโตของเซปเป

การศึกษานี้ใช้โมเดลสามแบบที่มีการกำหนดค่าหลักที่แตกต่างกัน อะตอมไนโตรเจน (N) และอะตอมแกลเลียม (Ga) สำหรับขั้ว Ga ครั้งที่สองมีอะตอม N และอะตอมสองอะตอม ที่สามมีอะตอมสองอะตอมและอะตอมที่เกี่ยวข้องกับอะตอม 2 อะตอม การคำนวณแบบโมเลกุลไดนามิกได้ดำเนินการโดยใช้อะตอมประมาณ 15, 000 อะตอมสำหรับแต่ละการกำหนดค่า

นักวิจัยพบว่าการกำหนดค่าขั้วของขั้ว N แสดงสถานะใน bandgap มากขึ้นอย่างมากเมื่อเทียบกับขั้วของ Ga โดยมีค่า N band ที่มีค่า bandgap น้อยกว่า

"มีความเกี่ยวพันกันระหว่างค่า bandgap ที่มีขนาดเล็กและจำนวนของสถานะภายในที่มากขึ้น" Kioseoglou กล่าว "ผลการวิจัยเหล่านี้อาจแสดงให้เห็นถึงบทบาทของไนโตรเจนในฐานะที่เป็นส่วนสำคัญในการทำให้เกิดผลกระทบต่อการเคลื่อนที่ในอุปกรณ์ GaN"

menu
menu