Improved Quality Non-polar III-Nitride Heteroepitaxial Films and Devices
İyileştirilmiş Kalitede Polar Olmayan III-Nitrür Hetero-epitaksiyel Filmler ve Cihazlar
- Tez No: 822798
- Danışmanlar: PROF. DR. STEVEN DENBAARS
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Fizik ve Fizik Mühendisliği, Metallurgical Engineering, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2006
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Unıversıty Of Calıfornıa Santa Barbara
- Enstitü: Yurtdışı Enstitü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Nanomalzeme Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
GaN ve bileşikleri c-<0001> yönünde büyütüldüklerinde polarizasyon alanından etkilenirler. Bu polarizasyon alanı“kuantum kısıtlamalı Stark etkisi”ile kuantum kuyularındaelektron ve boşluk dalga fonksiyonlarını birbirlerinden uzaklaştırarark taşıyıcı birleşme verimlerini düşürür ve ışıma dalgaboyunun değişmesine sebebiyet verirler. Polarizasyon alanına dik olan, polar olmayan, a-<11-20> ve m-<1-100> yönlerinde kristali büyüterek bu olumsuz etkilerden kurtulmak mümkündür. Fakat bu polar olmayan yönlerde büyüyen filmler yüksek kusur yoğunluklarından muzdariptir. Dolayısı ile bu polar olmayan yönlerde büyütülen cihaz yapıları zayıf elektriksel ve optik özelliklerde olurlar. Bu tezde bu iki sorun ele alınmıştır: Filmleri metalorganik kimyasal buhar biriktirme (MOCVD) yöntemi ile m-<1-100> yönünde büyüterek polarizasyondan arındırma ve polar olmayan yönlerde büyüyen malzemeleri yüksek kusur yoğunluklarından yeni bir yöntem kullanarak (Duvarlardan yanal olarak epitaksiyel büyütme - SLEO) ile arındırma. Daha önceki çalışmalarda polar olmayan a-(11-20) düzleminde GaN filmleri yapılmıştı. Bu düzlemde büyüyen filmler büyütme koşullarına yüksek seviyede hassasiyet göstermekte idi, düşük basınçlarda ve kısıtlı öncül gas akış oranlarında limitli kalınmakta idi. Bu tezde, diğer bir polar olmayan düzlem olan m-(1-100) düzleminde GaN filmlerinin daha stabil ve büyütme koşullarındaki değişimleri karşı düşük hassasiyette oluşturulabileceğini gösterdik. Literatürde ilk kez cihaz yapılarında kullanılabilecek kalitede m-(1-100) düzleminde GaN filmleri 6H-SiC alttaşlar üzerine AlN ara katmanı kullanılarak MOCVD'de büyütüldü. SLEO adını verdiğimiz yeni bir teknik geliştirilerek polar olmayan filmlerdeki kusur yoğunlukları ciddi miktarlarda azaltıldı. Bu metod ile arayüzden gelen dislokasyon yoğunlukları üssel olarak 3-4 kat indirilerek ~106-107 cm-2 seviyelerine ve istif bozuklukları üssel olarak 1-2 kat indirilerek ~103-104 cm-1 seviyesine çekilebilmiştir. Bu iyileştirmeler ile büyütülen yüksek kaliteli GaN alttaşlar üzerine büyütülen cihazların performanslarında da iyileşme görülmüştür. Doğrudan karşılaştırma yapılabilmesi için GaN/Al0.15GaN 360 nm UV LED epitaksiyel yapıları, eş zamanlı yüklenen a-GaN, c-GaN ve SLEO a-GaN alttaşlar üzerine büyütülmüştür. Sonuç olarak; SLEO filmler, düz a- ve c-düzlemli GaN filmler üzerine büyütülen cihazlara göre, elektron hareketliliklerinde ~2-3x kat iyileşme, seri rezistans değerlerinde ~3x kat iyileşme, ve dışsal kuantum veriminde (EQE) ~100- 300x kat iyileşme göstermiştir.
Özet (Çeviri)
GaN and its compounds suffer from polarization fields when grown along the c- 0001 direction. These polarization fields result in poor carrier recombination efficiencies in quantum wells and shift in emission wavelength caused by the quantum confined stark effect due to spatial separation of the electron and hole wavefunction separation. It is possible to eliminate these effects by growing along one of the nonpolar directions, namely a- 1120 or m- 1100 , so that the polarization fields are normal to the growth direction. However films grown along these nonpolar directions suffer from high defect densities. Consequently, devices structures grown with these orientations suffer from poor electrical and optical characteristics. In this dissertation these two issues were addressed so as to eliminate the polarization fields by nonpolar growth along the m- 1100 direction with metalorganic chemical vapor deposition (MOCVD) and to effectively reduce the high defect densities in films grown along the nonpolar directions employing a new growth technique, sidewall lateral epitaxial overgrowth (SLEO). Previously, device-quality nonpolar a-(1120) plane GaN films were achieved. Growth along this plane however was extremely sensitive to changes in growth conditions and was limited to low pressures and restricted precursor flows. In this dissertation it was shown that nonpolar m-(1100)plane GaN films are more stable and less sensitive to changes in growth conditions. The first device-quality m- (1100) GaN films were then grown on m-plane 6H-SiC substrates with an AlN nucleation layer by MOCVD. A new technique, SLEO, was developed to effectively reduce defect densities in nonpolar films. Using this method it is possible to reduce threading dislocation (TD) densities by 3-4 orders of magnitude to ~106-107 cm-2 and stacking fault (SF) densities by 1-2 orders to ~103-104 cm-1. This would improve the performance of devices subsequently grown on these high quality templates. For direct comparison, GaN/Al0.15GaN 360 nm UV LEDs were grown on co-loaded planar a-GaN, planar c- GaN and SLEO a-GaN templates. Devices grown on nonpolar SLEO films demonstrated ~2-3x higher electron mobility, ~3x lower series resistance, and ~100- 300x higher EQE when compared with the planar nonpolar films.
Benzer Tezler
- Lageos I ve lageos II için doğruluk analizi
Başlık çevirisi yok
GAYE KIZILSU
Doktora
Türkçe
1998
Jeodezi ve Fotogrametriİstanbul Teknik ÜniversitesiÖlçme Tekniği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUHAMMET ŞAHİN
- Östrustaki sığır serumu ve fetuinin sığır oositlerinin in vitro maturasyonu üzerine etkileri
The effects of estrous cow serum (ECS) and fetuin on in vitro maturation of bovine oocytes
ZEYNEP PINAR KAYA
Doktora
Türkçe
2002
Veteriner HekimliğiAnkara ÜniversitesiVeterinerlik Doğum ve Jinekolojisi Ana Bilim Dalı
PROF.DR. HAKKI İZGÜR
- Göynük bitümlü şistinin demineralizasyonu ve pirolizi
The Demineralization and pyrolysis of Göynük oil shale
FİLİZ TÜZBÜK
- Fen bilgisi öğretmen adaylarının STEM uygulamalarındaki gelişim süreçlerinin incelenmesi
The investigation of the development processes of pre-service science teachers in STEM implementations
EBRU OĞUL
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Eğitim ve ÖğretimKırşehir Ahi Evran ÜniversitesiMatematik ve Fen Bilimleri Eğitimi Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. DİLBER POLAT
DR. ÖĞR. ÜYESİ GÜLŞAH ULUAY
- Ciddi aort darlığı nedeni ile transkateter aort kapak implantasyonu yapılan hastaların risk sınıflandırmasında ATRIA skorunun kullanılması
Using ATRIA score in patients with transcatheter aortic valve implantation due to severe aortic stenosis for risk stratification
MELİKE POLAT
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
2019
KardiyolojiAnkara Yıldırım Beyazıt ÜniversitesiKardiyoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HÜSEYİN AYHAN