29 (443)

FGMs mają szerokie spektrum zastosowań:

•    zaawansowane pokrycia powierzchni komór spalania oraz w przemyśle lotniczym i kosmicznym

■ termoelektryczne materiały sensorowe, konwertery energii, termo- generatory

•    kompozytowe elektrody ogniw paliwowych (solid oxide fuell cells -SOFC)

•    warstwy o zmiennym składzie (Bi,._xSb_x)₂Te₃ do chłodziarek Peltier

•    membrany do fotokatalizy

•    zaawansowane druty nadprzewodzące

•    polimery optyczne

•    pokrycia implantów ortopedycznych

•    zastosowania mikro- i optoelektroniczne:

•    pokrycia anty-refleksyjne i światłowody z gradientową zmian współczynnika załamania

•    epitaksja silnie niedopasowanych materiałów (inżynieria naprężeń)

•    inżynieria przerwy wzbronionej

Metody wytwarzania FGM

W zależności od rodzaju materiału FGM są wytwarzane różnymi technikami np.:

•    chemiczne nanoszenie z fazy gazowej (Chemical Vapor Deposition -CVD)

•    fizyczne nanoszenie z fazy gazowej (Physical Vapor Deposition -PVP)

•    epitaksja

•    metalurgia proszków

•    natryskiwanie plazmowe

■ synteza w procesie spalania

FGM - zastosowania w mikro- i optoelektronice

Zmiana składu I poziomu

domieszkowania.

Właściwości

Strukturalne

•stała sieci krystalicznej •współczynnik rozszerzalności cieplnej •przewodność cieplna

Zastosowanie FMG:

Inżynieria naprężeń:

heteroepitaksja - gradientowe warstwy przejściowe

Elektry czne/optyczne

•przerwa wzbroniona •krawędź absorpcji •współczynnik załamania •ruchliwość nośników •droga dyfuzji •koncentracja nośników •inne

• Inżynieria przerwy wzbronionej:

gradientowe kryształy fotoniczne    ---------

lasery GRINSCH (Graded Refractlve lndex Separate Confinement Heterostructure) ogniwa słoneczne detektory promieniowania X fotodetektory

FMG (półprzewodniki, dielektryki, warstwy metaliczne)____________

Technologia Si:

•skośna przerwa wzbroniona •duże średnice podłoży (ij>=300mm)

•najlepiej opracowane technologie przyrządowe •zaawansowana analogowa i cyfrowa elektronika

awansowanych przyrządów półprzewodnikowych

Technologia A1IIBV :

•prosta przerwa wzbroniona •emitery i detektory

Technologia Ge :

•skośna przerwa wzbroniona •naprężone warstwy Si-SiGe: bardzo duża ruchliwość nośników •fotodetektory

Technologia AIIIBV/Ge/gradientowe warstwy SiGe/Si:

•    monolityczna Integracja elementów optoelektronicznych i elektronicznych

•    komunikacja optyczna i połączenia między elementami (zamiast elektrycznych)

A. Zastosowanie FMG w inżynierii naprężeń

A. Epitaksja warstw niedopasowanych sieciowo

Warstwa naprężona lub pseudomorflczna

___ rrrt

zwiększa się ze wzrostem    V'"”’ /

grubości warstwy

Energia naprężeń

Grubość krytyczna warstwy zależy od:

•    składu warstwy

•    temperatury krystalizacji (rośnie z temperaturą)

•    techniki krystalizacji (MOVPE vs. MBE)

•    rodzaju warstwy nukleacyjnej/buforowej

= niedopasowanie

a' -stała sieci podłoża aj -stała sieci warstwy

rrrfk

zmniejszają -j— i—,.J—,^^ł naprężenia [