BAZA LOKALOWA I TECHNICZNA

Baza loka­lo­wa i tech­nicz­na Zakła­du Fizy­ki Cia­ła Sta­łe­go skła­da się kil­ku spe­cja­li­stycz­nych labo­ra­to­riów, któ­re umoż­li­wia­ją wytwo­rze­nie i cha­rak­te­ry­za­cję kom­plet­nych struk­tur a następ­nie przy­rzą­dów do detek­cji pro­mie­nio­wa­nia elek­tro­ma­gne­tycz­ne­go zakre­su pod­czer­wie­ni. Nasze labo­ra­to­ria znaj­du­ją się w dwóch loka­li­za­cjach:

  1. WAT ul. gen. S. Kali­skie­go 2, 00 – 908 War­sza­wa
  2. VIGO Sys­tem S.A. ul. Poznań­ska 129/​133, 05 – 850 Oża­rów Mazo­wiec­ki

 

Labo­ra­to­rium któ­re powsta­ło w 2003 r., wypo­sa­żo­ne jest w układ do wytwa­rza­nia warstw epi­tak­sjal­nych z tel­lur­ku kad­mo­wo-rtę­cio­we­go (HgCd­Te) meto­dą MOCVD – Metal Orga­nic Che­mi­cal Vapor Depo­si­tion. Układ opar­ty jest na sys­te­mie AIX-200 fir­my AIXTRON – świa­to­we­go lide­ra w pro­duk­cji tego typu apa­ra­tu­ry. Tech­ni­ka MOCVD daje nam moż­li­wość osa­dza­nia zło­żo­nych wie­lo­war­stwo­wych hete­ro­struk­tur HgCd­Te o nie­mal dowol­nym skła­dzie molo­wym i pro­fi­lu domiesz­ko­wa­nia, wyma­ga­nych dla wyso­kiej jako­ści foto­no­wych detek­to­rów pod­czer­wie­ni. Labo­ra­to­rium jest finan­so­wa­ne i użyt­ko­wa­ne przez Kon­sor­cjum WAT – VIGO Sys­tem S.A. (www​.vigo​.com​.pl) i mie­ści się w Oża­ro­wie Mazo­wiec­kim.

W 2014 roku otwar­to w Oża­ro­wie Mazo­wiec­kim kolej­ne labo­ra­to­rium o cha­rak­te­rze badaw­czo-pro­duk­cyj­nym, użyt­ko­wa­ne przez Kon­sor­cjum WAT (ZFCS) – VIGO Sys­tem S.A. Podob­nie jak labo­ra­to­rium MOCVD, zlo­ka­li­zo­wa­ne jest ono w Oża­ro­wie Mazo­wiec­kim w sie­dzi­bie fir­my VIGO.
Głów­nym ele­men­tem wypo­sa­że­nia labo­ra­to­rium jest układ do epi­tak­sji z wią­zek mole­ku­lar­nych (ang. Mole­cu­lar Beam Epi­ta­xy – MBE) związ­ków AIII-BV, wypro­du­ko­wa­ny przez fran­cu­ską fir­mę Riber (www​.riber​.com). Apa­ra­tu­ra ta umoż­li­wia osa­dza­nie ultra­cien­kich warstw o sko­ko­wo zmie­nia­ją­cym się skła­dzie i domiesz­ko­wa­niu. Dzię­ki temu zosta­ły istot­nie roz­sze­rzo­ne moż­li­wo­ści zarów­no badaw­cze jak i pro­duk­cyj­ne Kon­sor­cjum. Aktu­al­nie moż­li­we sta­ło się wytwa­rza­nie struk­tur pół­prze­wod­ni­ko­wych z pre­cy­zyj­niej niż do tej pory kon­tro­lo­wa­nym pro­fi­lem skła­du. Otwie­ra to dro­gę do badań nowych typów struk­tur, któ­re mają poten­cjał do zasto­so­wa­nia ich w nowej gene­ra­cji detek­to­rów pod­czer­wie­ni dla zasto­so­wań spe­cjal­nych. W obsza­rze zain­te­re­so­wań Kon­sor­cjum są zarów­no struk­tu­ry w któ­rych uwi­dacz­nia się kwan­to­wy efekt roz­mia­ro­wy, np. poje­dyn­cze stud­nie kwan­to­we lub super­sie­ci, jak i nie­któ­re mate­ria­ły obję­to­ścio­we z gru­py związ­ków AIII-BV, np. InAsSb.

Labo­ra­to­rium wypo­sa­żo­ne jest w pra­cow­nię foto­li­to­gra­ficz­ną, che­micz­ną, a tak­że labo­ra­to­rium próż­nio­we wypo­sa­żo­ne w sta­no­wi­ska do otrzy­my­wa­nia warstw die­lek­trycz­nych meto­dą roz­py­la­nia jono­we­go oraz meta­licz­nych meto­dą paro­wa­nia próż­nio­we­go. Dodat­ko­wo, w 2014 roku wypo­sa­że­nie labo­ra­to­rium zosta­ło uzu­peł­nio­ne o pół­au­to­ma­tycz­ny bon­der – przy­rząd umoż­li­wia­ją­cy wyko­ny­wa­nie mikro-połą­czeń elek­trycz­nych. Taka baza apa­ra­tu­ro­wa pozwa­la nam wytwa­rzać kom­plet­ne struk­tu­ry oraz przy­rzą­dy detek­cyj­ne.

Labo­ra­to­rium zlo­ka­li­zo­wa­ne jest przy uli­cy Kali­skie­go 2 w War­sza­wie (bud. 100, p. 97).

Labo­ra­to­rium umoż­li­wia nam wyko­ny­wa­nie cha­rak­te­ry­za­cji optycz­nych i elek­trycz­nych wytwa­rza­nych struk­tur i przy­rzą­dów detek­cyj­nych. Wypo­sa­żo­ne jest mię­dzy inny­mi w:

  • spek­tro­fo­to­metr FTIR (z mikro­sko­pem pod­czer­wie­ni) do pomia­rów cha­rak­te­ry­styk wid­mo­wych trans­mi­sji, absorp­cji i odbi­cia,
  •  nowo­cze­sny układ do pomia­ru szyb­ko­ści odpo­wie­dzi detek­to­rów, w skład któ­re­go wcho­dzi piko­se­kun­do­wy gene­ra­tor optycz­ny Eks­pla PG 711 oraz oscy­lo­skop Agi­lent pra­cu­ją­cy w czę­sto­tli­wo­ściach do 8 GHz. Gene­ra­tor optycz­ny sta­no­wi prze­stra­jal­ne źró­dło pro­mie­nio­wa­nia pod­czer­wo­ne­go od bli­skiej (1 400 nm) do dale­kiej pod­czer­wie­ni (16 000 nm). Pod­sta­wo­wym źró­dłem pro­mie­nio­wa­nia jest piko­se­kun­do­wy laser Nd:YAG,
  • pro­fi­lo­metr optycz­ny WYKO NT 1100. Słu­ży do obra­zo­wa­nia oraz cha­rak­te­ry­zo­wa­nia powierzch­ni mate­ria­łów pół­prze­wod­ni­ko­wych. Pozwa­la on na pomia­ry chro­po­wa­to­ści, gru­bo­ści war­stwy, kształtu/​geometrii pro­fi­lu. Dokład­ność zobra­zo­wa­nia struk­tur jest na pozio­mie 0.1µm,
  • mikro­skop optycz­ny (50 – 1000x) z kon­tra­stem Nomar­skie­go;
  • Krio­sta­cja do wstęp­nej cha­rak­te­ry­za­cji prą­do­wo-napię­cio­wej struk­tur pół­prze­wod­ni­ko­wych. Sta­cja pozwa­la na wyko­ny­wa­nie pomia­rów elek­trycz­nych w sze­ro­kim zakre­sie tem­pe­ra­tur roz­po­czy­na­ją­cym się od 75 K aż do 400 K. Sta­bi­li­za­cja tem­pe­ra­tu­ry jest rzę­du ±0,05 K. Pomia­ry moż­na pro­wa­dzić nawet na  6 struk­tu­rach jed­no­cze­śnie.
  • zauto­ma­ty­zo­wa­ny układ do pomia­ru cha­rak­te­ry­styk prą­do­wo-napię­cio­wych oraz pojem­no­ścio­wych foto­diod;
  • układ do pomia­ru efek­tu Hall’a meto­dą van der Pau­wa.

Labo­ra­to­rium zlo­ka­li­zo­wa­ne przy uli­cy Kali­skie­go 2 w War­sza­wie (bud. 100, p. 162).

 

W Zakła­dzie Fizy­ki Cia­ła Sta­łe­go od ponad trzy­dzie­stu lat pro­wa­dzo­ne są pra­ce nauko­wo-wdro­że­nio­we w zakre­sie mode­lo­wa­nia nume­rycz­ne­go zja­wisk fizycz­nych towa­rzy­szą­cych trans­por­to­wi nośni­ków ładun­ku elek­trycz­ne­go. Mode­lo­wa­nie to doty­czy zagad­nień roz­pa­try­wa­nych na wie­lu pozio­mach: mate­ria­łu foto­czu­łe­go, struk­tu­ry detek­cyj­nej, czy całe­go przy­rzą­du elek­tro­nicz­ne­go. Nie­ustan­nie two­rzo­ne jest i aktu­ali­zo­wa­ne wła­sne opro­gra­mo­wa­nie symu­la­cyj­ne. Wio­dą­cą rolę w Zakła­dzie peł­ni w tym zakre­sie dr hab. inż. Krzysz­tof Jóź­wi­kow­ski, prof. WAT. Stwo­rzo­ne przez nie­go symu­la­to­ry umoż­li­wia­ją m.in. mode­lo­wa­nie wpły­wu róż­nych mecha­ni­zmów gene­ra­cji i rekom­bi­na­cji nośni­ków ładun­ku, w tym defek­tów struk­tu­ral­nych na para­me­try przy­rzą­dów pół­prze­wod­ni­ko­wych, mode­lo­wa­nie pro­ce­sów zwią­za­nych z szu­mem elek­tro­nicz­nym przy­rzą­dów, czy pro­ce­sów opto-elek­tro­nicz­nych.

W ostat­nich latach w Zakła­dzie, dzię­ki ini­cja­ty­wie mgr inż. Jaro­sła­wa Wró­bla, roz­wi­nię­to rów­nież symu­la­to­ry do mode­lo­wa­nia struk­tu­ry pasmo­wej ciał sta­łych, oraz struk­tur nisko­wy­mia­ro­wych (np. super­sie­ci). Z jego ini­cja­ty­wy roz­po­czę­to rów­nież pro­ces auto­ma­ty­za­cji sta­no­wisk pomia­ro­wych w śro­do­wi­sku Labview fir­my Natio­nal Instru­ment, któ­re aktu­al­nie jest inten­syw­nie roz­wi­ja­ne i suk­ce­syw­nie wdra­ża­ne przez mgr inż. Andrze­ja Kowa­lew­skie­go.

Dodat­ko­we wspar­cie dla naszych pro­gra­mów sta­no­wi komer­cyj­na plat­for­ma APSYS fir­my Cros­sli­ght. Pro­gram ten zawie­ra sze­reg zaawan­so­wa­nych mode­li fizycz­nych przy­rzą­dów pół­prze­wod­ni­ko­wych, któ­re umoż­li­wia­ją mode­lo­wa­nie ich wła­ści­wo­ści elek­trycz­nych, optycz­nych i ter­micz­nych. Uwzględ­nie­nie róż­nych modu­łów spra­wia, że ten pakiet symu­la­cji sta­je się atrak­cyj­ny rów­nież dla zasto­so­wań zwią­za­nych z mode­lo­wa­niem nume­rycz­nym przy­rzą­dów opar­tych na przy­kład o super­sie­ci II-iego typu z InAs/​GaSb.