Zn diffusion doping of III-V semiconductors for new optoelectronics applications

 |  Login

Show simple item record

dc.contributor Aalto-yliopisto fi
dc.contributor Aalto University en
dc.contributor.advisor Oksanen, Jani
dc.contributor.author Vasara, Teemu
dc.date.accessioned 2017-10-30T08:02:37Z
dc.date.available 2017-10-30T08:02:37Z
dc.date.issued 2017-10-23
dc.identifier.uri https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/28545
dc.description.abstract Modern high-power light-emitting diodes (LEDs) employ nanoscale structures composed of multiple layers of different III-V compound semiconductors. The same basic types of double heterojunctions (DHJs) have been used in high-efficiency LEDs for decades, and these structure have enabled LEDs to reach higher luminous efficacies than any competing lighting technology. However, issues with current crowding are limiting further improvements in efficiency. One novel method of current injection that could solve some of these problems is diffusion-driven current transport (DDCT), which involves using diffusion currents to drive charge carriers into the active area of the LED. This thesis aims to investigate the viability of Zn diffusion doping as a fabrication technique for realizing GaAs-based DDCT LED structures. A spin-on glass process for Zn diffusion doping is developed and samples are fabricated using this method. An alternative contact scheme involving metal contacts directly deposited on the sample with no diffusion doped areas is also tested. Characterization of the fabricated samples is performed using current-voltage (IV), capacitance-voltage (CV) and Hall effect measurements. Visual inspections of surface and coating quality were performed using scanning electron microscopy (SEM). Light emission from the samples was observed using an infrared microscope camera system. Successful p-type doping of intrinsic GaAs samples was achieved but attempts to convert n-type samples into p-type were unsuccessful due to insufficient density of diffused dopants. Light emission from the alternative contact structure was observed, which indicates successful hole injection. This suggests that direct deposition of metal contacts could be a viable option for realizing the first DDCT devices. en
dc.description.abstract Nykyaikaisissa hohtodiodeissa (LED, engl. lightemitting diode) käytetään useista eri III-V -puolijohteista koostuvia nanomittakaavan kerrosrakenteita, joilla pyritään kasvattamaan niiden hyötysuhdetta. Korkean hyötysuhteen LEDien pohjana on jo vuosikymmenien ajan ollut samantyyppinen kaksoisheterorakenne, ja sillä on saavutettu merkittävästi muita valaistustekniikoita korkeampia hyötysuhteita. Virransyötön ongelmat rajoittavat kuitenkin nykyisillä rakenteilla saavutettavaa suorituskykyä. Näiden ongelmien ratkaisemiseksi on esitetty uudenlaista, diffuusiovirtoja hyödyntävää virransyöttömenetelmää (DDCT, engl. diffusion driven current transport) LEDeihin. Tämän diplomityön tavoite on tutkia mahdollisuutta käyttää sinkkidiffuusioseostusta galliumarsenidiin (GaAs) pohjautuvien DDCT LED -rakenteiden valmistuksessa. Tätä tarkoitusta varten työn osana kehitettiin näytteen pinnalle levitettävään piidioksidikerrokseen perustuva seostusmenetelmä. Tällä menetelmällä valmistettiin diffuusioseostettuja näytteitä. Lisäksi tehtiin näytteitä, joihin ei valmistettu diffuusioseostettuja alueita, vaan metallikontaktit höyrystettiin suoraan n-tyypin näytteen pinnalle. Näiden näytteiden tarkoitus oli tutkia vaihtoehtoista aukkojen syöttötapaa rakenteeseen. Näytteitä karakterisoitiin virtajännite-(IV), kapasitanssi–jännite- (CV) sekä Hall-mittauksilla. Lisäksi näytteitä tarkasteltiin pyyhkäisyelektronimikroskoopilla (SEM, engl. scanning electron microscope) pinnan laadun havainnoimiseksi. Valon emissiota havainnoitiin infrapunakameralla. Työn menetelmällä onnistuttiin seostamaan intrisiikkisten GaAs-näytteiden pintaan p-tyypin johtava kerros. Yritykset muuttaa n-tyypin näytteen pinta p-tyypin puolijohteeksi sen sijaan eivät onnistuneet, sillä seostustiheys oli liian matala. Vaihtoehtoisesta metallikontaktirakenteesta havaittiin valon emissiota, mikä osoittaa aukkojen injektoinnin rakenteeseen onnistuneen. Näin ollen suorat metallikontaktit voisivat olla lupaava tapa toteuttaa ensimmäiset DDCT-laitteet. fi
dc.format.extent 58+7
dc.format.mimetype application/pdf en
dc.language.iso en en
dc.title Zn diffusion doping of III-V semiconductors for new optoelectronics applications en
dc.title III-V -puolijohteiden sinkkidiffuusioseostus uusia optoelektroniikan sovelluksia varten fi
dc.type G2 Pro gradu, diplomityö fi
dc.contributor.school Sähkötekniikan korkeakoulu fi
dc.subject.keyword diffusion en
dc.subject.keyword doping en
dc.subject.keyword semiconductor en
dc.subject.keyword LED en
dc.identifier.urn URN:NBN:fi:aalto-201710307391
dc.programme.major Advanced Materials and Photonics fi
dc.programme.mcode ELEC3035 fi
dc.type.ontasot Master's thesis en
dc.type.ontasot Diplomityö fi
dc.contributor.supervisor Sopanen, Markku
dc.programme NanoRad - Master’s Programme in Nano and Radio Sciences (TS2013) fi
dc.ethesisid Aalto 9678
dc.location P1 fi


Files in this item

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record

Search archive


Advanced Search

article-iconSubmit a publication

Browse

My Account