Obecnie prowadzone badania

Klasyczna metoda RBS wykorzystująca wiązkę jonów o energii do 2MeV daje informacje o podsieci galowej. W krysztale GaN mamy dwie podsieci: galową oraz azotową. Zastosowanie zjawiska rezonansu umożliwiło poznanie drugiej z podsieci. Udało się opracować metodę analizy podsieci azotowej w kryształach GaN wykorzystując rezonans przekroju czynnego rozpraszania elastycznego ¹⁴N(alfa,alfa)¹⁴N występujący przy energii 3.7 MeV. Dzięki dziewięciokrotnemu wzmocnieniu przekroju czynnego w stosunku do przekroju rutherfordowskiego radykalnie zwiększa się wykrywalność azotu. Badania te pozwoliły na zbadanie dynamiki podsieci azotowej.

Implantacja jonów jest skuteczną metodą domieszkowania półprzewodników pozwalającą na wprowadzenie dowolnego rodzaju atomów do warstw powierzchniowych. Istotną cechą metody jest możliwość kontroli głębokości domieszkowania i koncentracji atomów domieszek. Jest ona obecnie powszechnie stosowana do modyfikacji powierzchni materiałów. Podczas implantacji struktura krystaliczna warstwy ulega zniszczeniu poprzez wybijanie atomów sieci z ich położeń węzłowych. Przemieszczone atomy zaburzają układ uporządkowanej struktury sieci krystalicznej. Ilość wytworzonych defektów zależy od dawki implantowanych jonów. Dawka amorfizująca dla danej próbki prowadzi do zniszczenia jej struktury krystalicznej w wyniku akumulacji defektów. Taki materiał zostaje pozbawiony struktury i staje się ciałem bezpostaciowym.

Ważnym etapem badań jest znalezienie sposobów usuwania defektów poimplantacyjnych. Najprostszą drogą jest wygrzewanie. Proces wygrzewania poimplantacyjnego, ma za zadanie odbudowę struktury oraz aktywację elektryczną domieszki. Poznanie tego mechanizmu jest istotne ze względu na późniejsze wykorzystanie implantowanych a następnie wygrzanych warstw do wytwarzania przyrządów półprzewodnikowych. Pierwszym krokiem do zrealizowania postawionego zadania było określenie warunków granicznych stabilności termicznej związków GaN oraz AlGaN.

W tym celu wykonano serię wygrzewań warstw epitaksjalnych GaN w NH₃ w zakresie temperatur 900^oC - 1100^oC. Próbki przed i po wygrzewaniu badano przy pomocy kanałowania jonów. Zaobserwowano dekompozycję GaN w temperaturach powyżej 900^oC. Wraz ze wzrostem temperatury zwiększa się szybkość dekompozycji GaN. Zaobserwowano tworzenie się piramidalnych struktur GaN na powierzchni wygrzewanych próbek. Wygrzewano również warstwy Al_xGa_1-xN o różnym ułamku molowym Al. Związek ten okazał się nadzwyczaj odporny na działanie temperatury i jest stabilny nawet w temperaturze 1200^oC. Określenie temperatur krytycznych dla badanych warstw jest bardzo ważne z punktu widzenia kolejnych etapów prowadzonych prac.

W dalszym ciągu prac prowadzono eksperymenty mające na celu wyznaczenie zależności koncentracji defektów od dawki implantowanych jonów Ar⁺⁺ 320 keV. Badano warstwy epitaksjalne: GaN, Al_0.4Ga_0.6N oraz AlN. W wyniku bombardowania jonami Ar obserwuje się powstawanie struktur defektowych, których koncentracja rośnie wraz z dawką padających jonów. Badano zależności stopnia amorfizacji od dawki jonów dla warstw epitaksjalnych o różnym ułamku molowym Al. Implantowane próbki mierzono metodą kanałowania jonów. Przy użyciu programu Monte Carlo McChasy wyznaczono rozkłady defektów powstałe podczas implantacji.

Następnie dla każdego z trzech badanych materiałów (GaN, Al_0.4Ga_0.6N i AlN) wykreślono zależności procentu przemieszczonych atomów (odczytano maksymalny procent zniszczeń w piku) w funkcji dawki. Dla otrzymanych zależności dopasowano model MSDA (Multi-Step Damage Accumulation). Na podstawie tego modelu określono progi transformacji defektów i wyznaczono przekroje czynne tworzenia defektów.