Plasma-assisted atomic layer deposition of III-nitride thin films
III-nitrür ince filmlerin plazma-destekli atomik katman biriktirme yöntemi ile büyütülmesi
- Tez No: 352026
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. NECMİ BIYIKLI
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Bilim ve Teknoloji, Science and Technology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2014
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 180
Özet
III-nitrür bileşik yarı iletkenler ve alaşımları geniş bir elektronik ve optoelektronik cihaz uygulama yelpazesi için çok yönlü ve yüksek performanslı malzemeler olarak ortaya çıkmıştır. Ayrı ayrı çok benzersiz malzeme özelliklerine sahip olmalarının yanı sıra, III-nitrür ailesinin vürtzit (hekzagonal) kristal yapıya sahip üyeleri, AlN, GaN ve InN için sırasıyla 6.2, 3.4 ve 0.64 eV olan değerlerle geniş bir mezili kapsayan direkt bant aralıkları sergilerler. Bu bakımdan, bu ailenin üçlü ve dörtlü alaşımları, bant aralıkları alaşım bileşimi ile kolayca ayarlanabildiği için, özellikle önemlidir. Yüksek kaliteli III-nitrür ince filmler yüksek sıcaklıklarda (>1000 oC) kayda değer hızlar ile büyütülebiliyor olsada, bu filmlerin sıcaklığa duyarlı cihaz katmanları ve alttaşlar üzerine biriktirilmesi atomik katman biriktirme (AKB) gibi düşük sıcaklıklarda gerçekleşen yöntemlerin adaptasyonunu gerektirmektedir. AKB, alttaş yüzeyinin iki ya da daha çok öncü maddenin arındırma periyotları ile ayrılmış ardışık atımlarına maruz bırakıldığı özel bir kimyasal buhar biriktirme türüdür. Diğer düşük sıcaklık ince film biriktirme teknikleriyle karşılaştırıldığında, AKB, son derece muntazam ve konformal ince filmlerin angstrom-altı kalınlık kontrolü ile biriktirilmesini sağlayan, kendi kendini sınırlayan büyütme mekanizması ile dikkat çeker. Üstelik, film bileşiminin alt döngülerin nispi sayısı ile dijital olarak kontrol edildiği alaşım ince filmler de AKB ile kolayca biriktirilebilmektedir. Bu tezde, III-nitrürler için plazma-destekli AKB (PD-AKB) işlemlerinin geliştirilmesini rapor etmekte, biriktirilen ince filmler ve üretilen nanoyapılar için detaylı karakterizasyon sonuçları sunmaktayız. Polikristal vürtzit AlN ince filmlerin PD-AKB yöntemi ile büyütülmesi 100 ile 500 oC arasında değişen sıcaklıklarda, trimetilalüminyum (AlMe3) kullanılarak gerçekleştirilmiştir. AKB penceresi içerisinde kalan sıcaklıklarda (amonyak (NH3) ve N2/H2 plazma işlemlerinin her ikisi için de 100-200 oC) büyütülen filmlerin karbonsuz olduğu ve nispeten düşük O konsantrasyonları (
Özet (Çeviri)
III-nitride compound semiconductors and their alloys have emerged as versatile and high-performance materials for a wide range of electronic and optoelectronic device applications. Besides possessing very unique material properties individually, members of the III-nitride family with wurtzite (hexagonal) crystal structure also exhibit direct band gaps, which cover a wide range with values of 6.2, 3.4 and 0.64 eV for AlN, GaN and InN, respectively. In this respect, ternary and quaternary alloys of this family are particularly important since their bandgaps can easily be tuned by adjusting the alloy composition. Although high quality III-nitride thin films can be grown at high temperatures (>1000 oC) with significant rates, deposition of these films on temperature-sensitive device layers and substrates necessitates the adaptation of low-temperature methods such as atomic layer deposition (ALD). ALD is a special type of chemical vapor deposition, in which the substrate surface is exposed to sequential pulses of two or more precursors separated by purging periods. When compared to other low-temperature thin film deposition techniques, ALD stands out with its self-limiting growth mechanism, which enables the deposition of highly uniform and conformal thin films with sub-angstrom thickness control. Moreover, alloy thin films can be easily deposited by ALD, where film composition is digitally controlled by the relative number of subcycles. In this thesis, we report on the development of plasma-assisted ALD (PA-ALD) processes for III-nitrides, and present detailed characterization results for the deposited thin films and fabricated nanostructures. PA-ALD of polycrystalline wurtzite AlN thin films was realized at temperatures ranging from 100-500 oC using trimethylaluminum (AlMe3) as the Al precursor. Films deposited at temperatures within the ALD window (100-200 oC for both ammonia (NH3) and N2/H2 plasma processes) were C-free and had relatively low O concentrations (
Benzer Tezler
- Atomic layer deposition of III-nitrides and metal oxides; their application in area selective ALD
III-nitratların ve metal oksitlerin atomik katman kaplamısı; bunların alan seçici ALD'deki uygulamaları
ALI HAIDER
Doktora
İngilizce
2017
Bilim ve Teknolojiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
Assist. Prof. AYKUTLU DANA
DR. NECMİ BIYIKLI
- Optical properties of group III-nitride thin films grown by hollow cathode plasma assisted atomic layer deposition
Oyuk katot plazma destekli atomik katman biriktirme yöntemi ile büyütülen grup III-nitrür ince filmlerinin optik özellikleri
NEŞE GÜNGÖR
Doktora
İngilizce
2019
Fizik ve Fizik MühendisliğiMarmara ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA ALEVLİ
- Investigation of photodetectors based on III-nitride and metal oxide thin films deposited by atomic layer deposition
Atomik katman kaplama tekniği ile III-nitrür ve metal-oksit bileşik temelli fotodedektörlerin araştırılması
BURAK TEKCAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ALİ KEMAL OKYAY
- Electrical properties and device applications of atomic layer deposited ZnO and GaN thin films
Atomik katman kaplama metoduyla büyütülen ZnO ve GaN ince filmlerin elektriksel özellikleri ve aygıt uygulamaları
SAMİ BOLAT
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ALİ KEMAL OKYAY
- Nanostructuring using metal assisted etching
Başlık çevirisi yok
MEHMET UMUT KÜÇÜKBAYRAK
Yüksek Lisans
İngilizce
2013
BiyomühendislikAlbert-Ludwigs-Universität Freiburg im BreisgauDR. FIRAT GÜDER