Prosta przerwa energetyczna półprzewodników azotkowych

Nr wniosku: 187214, nr raportu: 19773. Kierownik (z rap.): dr hab. Agata Kamińska
Prosta przerwa energetyczna półprzewodników azotkowych obejmująca szeroki zakres
widmowy od podczerwieni (EG(InN) = 0,7 eV) do ultrafioletu (EG(AlN) = 6,04 eV) pozwala na
wykorzystanie tych materiałów do wytwarzania diod elektroluminescencyjnych (light emitting
diodes – LEDs) oraz diod laserowych (laser diodes – LDs). Pomimo istnienia dostępnych
komercyjnie urządzeń świecących w niebieskim obszarze widmowym, wciąż prowadzone są
intensywne prace w celu poprawy ich mocy, wydajności i rozszerzenia zakresu widmowego emisji.
Postęp w rozwoju tych urządzeń może być szybszy dzięki lepszemu zrozumieniu zjawisk i
procesów fizycznych zachodzących w strukturach kwantowych półprzewodników azotkowych.
Głównym zadaniem projektu „Wpływ rozkładu wewnętrznych pól elektrycznych na
własności optyczne niskowymiarowych struktur półprzewodników azotkowych - krystalizacja,
eksperyment i modelowanie teoretyczne” było określenie rozkładu i wielkości wewnętrznych pól
elektrycznych w niskowymiarowych strukturach półprzewodników azotkowych oraz ich wpływu na
podstawowe własności optyczne tych struktur (energia emisji, wydajność). Zadanie to zrealizowano
dzięki połączeniu wszechstronnych badań doświadczalnych (charakteryzacja strukturalna, badania
własności optycznych) z zaawansowanymi obliczeniami teoretycznymi.
Takie kompleksowe podejście umożliwiło opracowanie modelu teoretycznego
pozwalającego na wyznaczenie wartości wewnętrznych pól elektrycznych, energii przejść
radiacyjnych, szybkości zaniku luminescencji, a także współczynników ciśnieniowych energii
fotoluminescencji, które były w bardzo dobrej zgodności z uzyskanymi wartościami
doświadczalnymi. Dobra zgodność przewidywań teoretycznych z danymi doświadczalnymi
świadczy o poprawności modelu teoretycznego i prowadzi do pełniejszego zrozumienia zjawisk
fizycznych zachodzących w strukturach półprzewodników azotkowych, a w konsekwencji do
lepszego kontrolowania własności optycznych urządzeń opartych na azotkach i odpowiedniego
projektowania ich w celu uzyskania wysokiej wydajności emisji światła w szerszym zakresie
widmowym.
W dłuższej skali czasowej można oczekiwać wykorzystania wyników uzyskanych w trakcie
realizacji niniejszego projektu do projektowania urządzeń optoelektronicznych, w tym azotkowych
diod elektroluminescencyjnych i diod laserowych. Pozwoli to na znaczące polepszenie własności
tych przyrządów, w tym ich mocy i efektywności, oraz na rozszerzenie zakresu widmowego ich
działania. Ponadto można oczekiwać, że zrozumienie fizyki zjawisk zachodzących w
heterostrukturach kwantowych pozwoli na zastosowanie tych metod do innych układów
elektronicznych opartych na azotkach, w tym do tranzystorów polowych oraz do sensorów.