The porous layers were formed on n and p-type GaAs (100) oriented wafers, which were doped with Cr and Zn. The resulting holes concentration in bulk was equal n - 1014 cm-3 and p - 1018 cm-3. The porous layers were formed by anodization process in different solutions such as HF:HNO3:H2O (40:1:59), HF:C2H5OH:H2O (1:1:1), (6:1:1), (15:1:1) (concentration of HF was 45%). Duration of anodization process varied from 0.5 to 60 minutes at a current density of (10 – 100) mA/cm2. After the etching, the samples were rinsed with distilled water and dried. The analysis of surface morphology and photoluminescence of porous GaAs were given at this work. The performed observations have shown that the surface morphology strongly depends on the composition of etching solution, specific resistance of GaAs wafers, etching time and current density during the etching procedure. A mat film is observed on the surface of electrochemically-etched GaAs. The colour of the film varied from black to light brown and to greenish. Colour variation is determined by anodization conditions determined by the composition of etching solution, current density during anodization, etching time and specific resistance of wafers. The observed films were solid. Some films were fragmented in a chaotic way or composed by oriented units. In order to assess the luminescence properties of the porous material and their dependence on etching conditions the photoluminescence spectra of porous GaAs were measured at room... [to full text]

Disertacija skirta krūvininkų rekombinacijos tyrimams plačiatarpiuose nitridiniuose puslaidininkiuose bei jų dariniuose. Kompleksiniai eksperimentiniai tyrimai buvo atlikti naudojant kelias skirtingas metodikas. Atlikti krūvininkų dinamikos GaN sluoksniuose tyrimai labai žemų ir aukštų sužadinimų sąlygomis. Pasiūlytas naujas liuminescencijos gesimo kinetikų interpretavimo metodas, siejant liuminescencijos ir šviesa indukuotų dinaminių gardelių kinetikas. Naujas požiūris į geltonosios liuminescencijos juostą GaN sluoksniuose leido susieti geltonosios liuminescencijos intensyvumą su krūvininkų gyvavimo trukme. Skirtingomis technologijomis augintų AlGaN sluoksnių palyginimas suteikė informacijos apie juostos potencialo fliuktuacijas bei krūvininkų gyvavimo trukmę ribojančius veiksnius AlGaN medžiagose. Atskleista naujų krūvininkų dinamikos daugialakštėse AlGaN/AlGaN kvantinėse duobėse ypatumų – vidinio elektrinio lauko bei kvantinės duobės pločio fliuktuacijų sąlygotos lokalizacijos įtaka krūvininkų dinamikai. Dauguma tirtų bandinių buvo auginti naudojant MEMOCVDTM technologiją ir tyrimai patvirtino šios technologijos potencialą siekiant pagerinti medžiagų kokybę. / The thesis is dedicated to carrier recombination investigations in wide-band-gap semiconductors and their structures. The complex experimental studies were performed by combining several different techniques. Carrier dynamics in GaN epilayers were investigated under extremely low and high excitation conditions. A new method for interpreting photoluminescence decay kinetics was suggested by interrelating luminescence and light-induced grating decay transients. The new approach for studies of yellow band in GaN was shown by linking the carrier lifetime with yellow band intensity. Two AlGaN epilayers grown by different novel growth techniques were compared and the factors limiting carrier lifetime were identified. Moreover, more evidence on alloy mixing and band potential fluctuations in AlGaN was provided by our study. Essential knowledge was attained about carrier dynamics in high-Al-content AlGaN/AlGaN multiple quantum well structures: the influence of built-in electric field and carrier localization on carrier dynamics. Most of the samples under study were grown by MEMOCVDTM growth technique, and our study confirmed the high potential of this innovative growth technique for improving material quality.

The thesis is dedicated to carrier recombination investigations in wide-band-gap semiconductors and their structures. The complex experimental studies were performed by combining several different techniques. Carrier dynamics in GaN epilayers were investigated under extremely low and high excitation conditions. A new method for interpreting photoluminescence decay kinetics was suggested by interrelating luminescence and light-induced grating decay transients. The new approach for studies of yellow band in GaN was shown by linking the carrier lifetime with yellow band intensity. Two AlGaN epilayers grown by different novel growth techniques were compared and the factors limiting carrier lifetime were identified. Moreover, more evidence on alloy mixing and band potential fluctuations in AlGaN was provided by our study. Essential knowledge was attained about carrier dynamics in high-Al-content AlGaN/AlGaN multiple quantum well structures: the influence of built-in electric field and carrier localization on carrier dynamics. Most of the samples under study were grown by MEMOCVDTM growth technique, and our study confirmed the high potential of this innovative growth technique for improving material quality. / Disertacija skirta krūvininkų rekombinacijos tyrimams plačiatarpiuose nitridiniuose puslaidininkiuose bei jų dariniuose. Kompleksiniai eksperimentiniai tyrimai buvo atlikti naudojant kelias skirtingas metodikas. Atlikti krūvininkų dinamikos GaN sluoksniuose tyrimai labai žemų ir aukštų sužadinimų sąlygomis. Pasiūlytas naujas liuminescencijos gesimo kinetikų interpretavimo metodas, siejant liuminescencijos ir šviesa indukuotų dinaminių gardelių kinetikas. Naujas požiūris į geltonosios liuminescencijos juostą GaN sluoksniuose leido susieti geltonosios liuminescencijos intensyvumą su krūvininkų gyvavimo trukme. Skirtingomis technologijomis augintų AlGaN sluoksnių palyginimas suteikė informacijos apie juostos potencialo fliuktuacijas bei krūvininkų gyvavimo trukmę ribojančius veiksnius AlGaN medžiagose. Atskleista naujų krūvininkų dinamikos daugialakštėse AlGaN/AlGaN kvantinėse duobėse ypatumų – vidinio elektrinio lauko bei kvantinės duobės pločio fliuktuacijų sąlygotos lokalizacijos įtaka krūvininkų dinamikai. Dauguma tirtų bandinių buvo auginti naudojant MEMOCVDTM technologiją ir tyrimai patvirtino šios technologijos potencialą siekiant pagerinti medžiagų kokybę.

The thesis is aimed at gaining new knowledge on carrier localization and recombination in InGaN epilayers and structures by using photoluminescence spectroscopy with sub-micrometer spatial resolution. Optical characterization is combined with the structural analysis to provide a deeper insight into peculiarities of InGaN luminescence. Studies of InGaN epitaxial layers showed the relaxed layers to contain nanocolumn-like structures that additionally contribute to inhomogeneous photoluminescence distribution in InGaN layers. The feasibility of suppressing the defect-related emission in InGaN epilayers by laser annealing is demonstrated. The influence of unintentional annealing at elevated temperatures during fabrication of InGaN structures is revealed. A novel interpretation for negative correlation between photoluminescence intensity and band peak wavelength in high-indium-content InGaN multiple quantum wells is suggested. The enhancement of emission efficiency in InGaN quantum wells due to coupling of the optical dipole with localized surface plasmons in silver nanoparticles is investigated and the influence of potential fluctuations on the coupling with localized surface plasmons is revealed. / Disertacija yra skirta krūvininkų lokalizacijos ir rekombinacijos tyrimams InGaN epitaksiniuose sluoksniuose ir dariniuose panaudojant fotoliuminescencinę spektroskopiją su submikrometrine erdvine skyra. Optinius bandinių tyrimus papildo struktūrinė analizė. Darbe parodyta, jog relaksavusiuose InGaN sluoksniuose egzistuoja į nanokolonas panašūs dariniai, kurie papildomai prisideda prie netolygaus fotoliuminescencijos pasiskirstymo InGaN epitaksiniuose sluoksniuose. Pademonstruota galimybė nuslopinti priemaišinės kilmės liuminescenciją InGaN sluoksnyje jį iškaitinus lazerio spinduliuote. Atskleistas netyčinis InGaN darinių aktyviojo sluoksnio iškaitinimas, vykstantis formuojant p tipo sluoksnius, kuris keičia InGaN kvantinių darinių optines sąvybes. Išnagrinėta neigiama koreliacja tarp fotoliuminescencijos intensyvumo ir juostos viršūnės bangos ilgio InGaN kvantiniuose dariniuose ir pasiūlytas naujas šios ypatybės interpretavimo modelis. Lokaliai stebėtas liuminescencijos intensyvumo padidėjimas dėl sąveikos su lokalizuotais paviršiniais plazmonais, indukuotais sidabro nanodalelėse. Parodytas potencialo fliuktuacijų daromas poveikis rezonansinei sąveikai tarp optinių dipolių kvantinėse duobėse ir lokalizuotų paviršinių plazmonų.

Disertacija yra skirta krūvininkų lokalizacijos ir rekombinacijos tyrimams InGaN epitaksiniuose sluoksniuose ir dariniuose panaudojant fotoliuminescencinę spektroskopiją su submikrometrine erdvine skyra. Optinius bandinių tyrimus papildo struktūrinė analizė. Darbe parodyta, jog relaksavusiuose InGaN sluoksniuose egzistuoja į nanokolonas panašūs dariniai, kurie papildomai prisideda prie netolygaus fotoliuminescencijos pasiskirstymo InGaN epitaksiniuose sluoksniuose. Pademonstruota galimybė nuslopinti priemaišinės kilmės liuminescenciją InGaN sluoksnyje jį iškaitinus lazerio spinduliuote. Atskleistas netyčinis InGaN darinių aktyviojo sluoksnio iškaitinimas, vykstantis formuojant p tipo sluoksnius, kuris keičia InGaN kvantinių darinių optines sąvybes. Išnagrinėta neigiama koreliacja tarp fotoliuminescencijos intensyvumo ir juostos viršūnės bangos ilgio InGaN kvantiniuose dariniuose ir pasiūlytas naujas šios ypatybės interpretavimo modelis. Lokaliai stebėtas liuminescencijos intensyvumo padidėjimas dėl sąveikos su lokalizuotais paviršiniais plazmonais, indukuotais sidabro nanodalelėse. Parodytas potencialo fliuktuacijų daromas poveikis rezonansinei sąveikai tarp optinių dipolių kvantinėse duobėse ir lokalizuotų paviršinių plazmonų. / The thesis is aimed at gaining new knowledge on carrier localization and recombination in InGaN epilayers and structures by using photoluminescence spectroscopy with sub-micrometer spatial resolution. Optical characterization is combined with the structural analysis to provide a deeper insight into peculiarities of InGaN luminescence. Studies of InGaN epitaxial layers showed the relaxed layers to contain nanocolumn-like structures that additionally contribute to inhomogeneous photoluminescence distribution in InGaN layers. The feasibility of suppressing the defect-related emission in InGaN epilayers by laser annealing is demonstrated. The influence of unintentional annealing at elevated temperatures during fabrication of InGaN structures is revealed. A novel interpretation for negative correlation between photoluminescence intensity and band peak wavelength in high-indium-content InGaN multiple quantum wells is suggested. The enhancement of emission efficiency in InGaN quantum wells due to coupling of the optical dipole with localized surface plasmons in silver nanoparticles is investigated and the influence of potential fluctuations on the coupling with localized surface plasmons is revealed.

Disertacija skirta nepusiausvirųjų krūvininkų dinamikos tyrimams SiC, GaN bei deimantuose naudojant šviesa indukuotų dinaminių gardelių, diferencinio pralaidumo, diferencinio atspindžio bei fotoliuminescencijos metodikas. Taipogi pristatomos naujos sugerties koeficiento matavimo bei gyvavimo trukmės mikroskopijos metodikos. Tyrimai atlikti plačiame nepusiausvirųjų krūvininkų tankių ir temperatūrų intervale esant vienfotoniam bei dvifotoniam sužadinimui. Nustatytas stiprus krūvininkų difuzijos koeficiento priklausomumas nuo krūvininkų tankio ir temperatūros. Jis paaiškintas fononine sklaida, krūvininkų tarpusavio sąveikos procesais bei išsigimimu. Buvo nustatyta, kad netiesiatarpiuose SiC ir deimanto puslaidininkiuose prie mažų sužadinimų rekombinacija yra ribota taškiniais bei paviršiniais defektais, o GaN dominuoja rekombinacija ant tarpkristalitinių ribų. Taipogi pasireiškė netiesinis Ože rekombinacijos procesas, kuris prie žemų sužadinimų buvo sustiprintas kulonine sąveika bei susilpnintas prie didelių dėl elektron-fononinės sąveikos ekranavimo bei išsigimimo. Fotoliuminescencijos efektyvumas parodė, kad spindulinės rekombinacijos koeficientas GaN mažėja nuo sužadinimo, tuo tarpu SiC jis nuo žadinimo nepriklauso. Kompensuojančių defektų (aliuminio SiC ir boro deimante) koncentracijos ir aktyvacijos energijos nustatytos stebint jų sąlygotos sugerties įsisotinimą bei jų signalo relaksacijos spartos priklausomybę nuo temperatūros. / The thesis is dedicated to investigation of carrier dynamics in SiC, GaN and diamond by using light-induced transient gratings, differential transmittivity, differential reflectivity and photoluminescence techniques. Also new absorption coefficient measurement and carrier lifetime microscopy techniques are presented. The experimental studies were performed in a wide range of excess carrier densities and temperatures under single- and two- photon excitation conditions. Strong diffusion coefficient temperature and injection dependences were determined. They were explained by phonon scattering, inter-carrier interaction processes and degeneracy. It was determined, that in indirect-gap SiC and diamond semiconductors at low injections lifetime is limited by point and surface defects, while in GaN recombination on grain boundaries prevails. Also nonlinear Auger recombination coefficient was observed. It was Coulombically enhanced at low injections and screened at high ones. Photoluminescence efficiency revealed radiative recombination coefficient reduction with injection in GaN. On the other hand, in SiC radiative coefficient was injection independent. Compensating defect (aluminum in SiC and boron in diamond) concentrations and activation energies were determined from their absorption saturation and recovery rate temperature dependences.

Organinė elektronika pastaruoju metu yra viena sparčiausiai besiplėtojančių puslaidininkių prietaisų krypčių. Ši kryptis labai sparčiai vystoma dėl nuolat kuriamų naujų organinių junginių ir tobulėjančių inžinerijos galimybių. Šiuo metu organinės medžiagos naudojamos organiniuose šviestukuose (OLED), plonasluoksniuose tranzistoriuose, saulės celėse, jutikliuose ir kt. Organinės medžiagos įgalina gaminti didelio ploto bei lanksčius elektronikos prietaisus, gamybai pasitelkiant pigias gaminimo technologijas. Modernios organinės elektronikos medžiagos yra daugiafunkcinės – tai leidžia ne tik pagerinti medžiagos savybes, bet ir supaprastinti technologiją, kur viename sluoksnyje daugiafunkcinė molekulė atlieka keletą funkcijų. Tačiau molekulinės struktūros sudėtingėjimas iškelia naujas problemas susijusias su naujais sudėtingais reiškiniais daugiafunkciniame molekuliniame darinyje, tokiais kaip agregatų formavimas, vidujemolekulinė krūvio pernaša, vidujemolekulinė sąsūka ir kt. Todėl naujų daugiafunkcinių molekulinių darinių savybių optimizavimas yra aktuali nūdienos organinės elektronikos problema. Šiame darbe didžiausias dėmesys skiriamas daugiafunkcinių organinių spinduolių fotofizikinių savybių valdymui. Čia nagrinėjami daugiafunkcinių molekulinių spinduolių agregacijos nulemti reiškiniai ir jų valdymo galimybės, optimizuojant sluoksnio funkcines savybes tokias kaip plėvėdaros savybės, krūvio pernaša, emisijos našumas, sustiprintos savaiminės spinduliuotės slenkstis ir kt. / Currently, organic electronics is one of the most expanding technology of semiconductor devices. This direction is rapidly developing due to the constant synthesis of new organic compounds and sophisticated advances in device engineering. Currently, organic materials are used in organic light-emitting diodes (OLEDs), organic thin-film transistors, solar cells and sensors. Low-cost manufacturing techniques such as wet casting or inkjet printing enable organic materials use in large-area and flexible electronic devices. Modern organic electronic materials are multifunctional – this enables not only to improve the material properties, but also to simplify the device architecture. However, the complexity of the molecular structure brings new problems associated with complex phenomena of the new multifunctional molecules -such as the formation of aggregates, intramolecular charge transfer, intramolecular torsion and others. Therefore, the control of the features of new multifunctional molecules is the main problem of organic electronics today. This work focuses on the control of photophysical characteristics of multifunctional organic emitters. Here we study aggregation induced emission and quenching of multifunctional molecular emitters and the possibilities to control these phenomena by optimizing functional properties of the film such as film forming properties, charge transfer, the emission efficiency, amplified spontaneous emission threshold and others.