ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΑΡΧΙΜΗΔΗΣ ΙΙΙ

Tίτλος: «Μηχανικές και δομικές ιδιότητες στη νανοκλίμακα ημιαγώγιμων υμενίων για οπτο- και μικροηλεκτρονικές εφαρμογές»

Επιστημονικός Υπεύθυνος: Νικόλαος Ζουμάκης

Σκοπός του υποέργου: Ο βασικός στόχος της χρηματοδοτούμενης έρευνας είναι η αειφόρος ανάπτυξη καθώς και η ανάπτυξη ερευνητικών ομάδων του ΤΕΙ Θεσσαλονίκης οι οποίες θα είναι ανταγωνιστικές σε τομείς στρατηγικής σημασίας τόσο σε εθνικό όσο και σε διεθνές επίπεδο.

Στόχος του υποέργου: η ανάπτυξη και μελέτη νανοδομών ΙΙΙ-Ν, αποσκοπώντας στην βελτιστοποίησή τους με έλεγχο των τάσεων παραμόρφωσης

Σύντομη Περιγραφή Φυσικού Αντικειμένου: Οι ημιαγωγοί νιτριδίων της ομάδας ΙΙΙ του περιοδικού πίνακα (ημιαγωγοί ΙΙΙ-Ν) προσέλκυσαν έντονο ενδιαφέρον λόγω των εξαιρετικών ιδιοτήτων μεταφοράς και του μεγάλου εύρους των άμεσων ενεργειακών χασμάτων τους.  Οι  ιδιότητες αυτές καθιστούν τις νανο-ετεροδομές των ΙΙΙ-Ν νιτριδίων άριστες υποψήφιες για χρήση σε διατάξεις οπτο- και μικροηλεκτρονικής. Στις νανοδομές ΙΙΙ-Ν, η κακή πλεγματική και θερμική συναρμογή επάγουν σημαντικές εναπομένουσες τάσεις και δομικές ατέλειες, οι οποίες επιδρούν στην ευκινησία των φορέων και την κατανομή φορτίου και οδηγούν στην υποβάθμιση των ιδιοτήτων και του χρόνου ζωής των σχετικών διατάξεων. Μέχρι σήμερα, δεν έχει καταστεί δυνατή η λεπτομερής αποτίμηση των τοπικών μηχανισμών αποκατάστασης της ελαστοπλαστικής παραμόρφωσης. Επιπρόσθετα, η επαγόμενη από την παραμόρφωση πιεζοηλεκτρική πόλωση οδηγεί στο χωρικό διαχωρισμό των φορέων και, επομένως, στην δραματική ελάττωση της ενδογενούς κβαντικής απόδοσης διατάξεων οπτοηλεκτρονικής. Συνεπώς, είναι ιδιαίτερα σημαντική η επιλογή συγκεκριμένων διευθύνσεων (μη πολικές, ημιπολικές) και συνθηκών  ανάπτυξης  που πιθανόν να άρουν τα φαινόμενα της παραμόρφωσης και της πιεζοηλεκτρικής πόλωσης. Η επιτυχία αυτής της μεθόδου  προσέγγισης του προβλήματος καθορίζεται από την κατάλληλη επιλογή και εφαρμογή συμπληρωματικών μεθόδων χαρακτηρισμού των αναπτυσσόμενων νανοδομών.

Η προτεινόμενη έρευνα εστιάζεται στην ανάπτυξη και μελέτη νανοδομών ΙΙΙ-Ν, αποσκοπώντας στην βελτιστοποίησή τους με έλεγχο των τάσεων παραμόρφωσης. Η σπουδαιότητα και πρωτοτυπία του ερευνητικού έργου αφορά στον ακριβή συσχετισμό των μηχανικών ιδιοτήτων στη νανοκλίμακα των νανοδομών αυτών με τα δομικά τους χαρακτηριστικά. Πιο συγκεκριμένα, πρόκειται να χρησιμοποιηθεί η επιταξία μοριακής δέσμης (ΜΒΕ) για την ανάπτυξη μη πολικών και ημιπολικών υμενίων ΙΙΙ-Ν καθώς και τριαδικών και τετραδικών νανοδομών (In,Ga)AlN. Οι νανομηχανικές ιδιότητες των συστημάτων αυτών θα  μελετηθούν με τη χρήση της ψευδοστατικής νανοεντύπωσης, ενώ  η ενδελεχής μελέτη της δομής τους σε ατομικό επίπεδο θα πραγματοποιηθεί με τη συνέργεια των τεχνικών φασματοσκοπίας Raman και EXAFS (φασματοσκοπία λεπτής υφής απορρόφησης ακτίνων Χ) και της ηλεκτρονικής μικροσκοπίας διερχόμενης δέσμης.

Ερευνητική ομάδα υλοποίησης του έργου: