|
|
| Κωδικός Πόρου |
000407250 |
| Τίτλος |
Characterization and growth of InGaN thin films by the sputtering method |
| Άλλος τίτλος |
Χαρακτηρισμός κι ανάπτυξη λεπτών υμενίων με τη μέθοδο sputtering |
|
Συγγραφέας
|
Γεωργάκης, Σπυρίδων Α.
|
|
Σύμβουλος διατριβής
|
Ηλιόπουλος, Ελευθέριος
|
|
Μέλος κριτικής επιτροπής
|
Γεωργακίλας, Αλέξανδρος
Κυριακίδης, Γεώργιος
|
| Περίληψη |
Σκοπός της παρούσας μεταπτυχιακής εργασίας αποτελεί η ανάπτυξη πολυκρυσταλλικών λεπτών υμενίων ΙΙΙ-Νιτριδίων με τη μέθοδο αποδόμησης (sputtering) στόχου σε περιβάλλον πλάσματος τα οποία θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν σε φωτοβολταϊκές διατάξεις χαμηλού κόστους και μεγάλης επιφάνειας. Τα τελευταία χρόνια οι ημιαγωγοί ΙΙΙ-νιτριδίων είναι πολλά υποσχόμενοι όσον αφορά την χρήση τους σε φωτοβολταϊκές διατάξεις λόγω του άμεσου ενεργειακού χάσματος το οποίο καλύπτει το μεγαλύτερο μέρος του ηλιακού φάσματος (0.69 έως 3.4 eV). Ειδικότερα τα ηλιακά κύτταρα που ‘ναι φτιαγμένα με βάση τους ημιαγωγούς III-νιτριδίων έχουν προσελκύσει το ενδιαφέρον, δεδομένου ότι το κράμα InGaN παρουσιάζει υψηλό συντελεστή απορρόφησης. Αξίζει να σημειωθεί πως για πρώτη φορά επιχειρήθηκε η εναπόθεση νιτριδίων με τη μέθοδο RF sputtering στα εργαστήρια της Μικροηλεκτρονικής του ΙΗΔΛ/ΙΤΕ. Πιο συγκεκριμένα, αποδείχθηκε πως η μη κατάλληλη αποδόμηση (καθαρισμός) του GaN στόχου πριν την εναπόθεση οδηγούσε σε ανάπτυξη λεπτών υμενίων στα οποία κυριαρχούσαν φάσεις οξυνιτριδίου του γαλλίου (GaON) και οξειδίου του γαλλίου (GaO). Ωστόσο, βελτιστοποιώντας τις παραμέτρους πριν και κατά τη διάρκεια της εναπόθεσης καταφέραμε να αναπτύξουμε GaN και κράματα InGaN ελαχιστοποιώντας την ενσωμάτωση οξυγόνου στα εναποτιθέμενα υμένια. Όλα τα υμένια τα οποία παρασκευάστηκαν, μελετήθηκαν για τις οπτικές τους ιδιότητες μέσω μετρήσεων φασματοσκοπικής ελλειψομετρίας (SE) οι οποίες αναλύθηκαν αφού πρώτα προσομοιώσαμε τη τραχύτητα της επιφάνειας του υμενίου χρησιμοποιώντας την προσέγγιση του ενεργού μέσου. Οι δομικές ιδιότητες των υμενίων μελετήθηκαν με περίθλαση ακτίνων Χ (XRD) και διασπορά ενέργειας ακτίνων Χ (EDX) ενώ οι ηλεκτρικές μετρήσεις Hall χρησιμοποιήθηκαν για να χαρακτηριστούν ηλεκτρικά τα εναποτιθέμενα υμένια. Τα πολυκρυσταλλικά GaN αναπτύχθηκαν σε περιβάλλον πλάσματος αζώτου, χαμηλή πίεση αερίου και υψηλή RF ισχύ. Το οπτικό ενεργειακό χάσμα των βέλτιστων υμενίων GaN βρέθηκε να βρίσκεται κοντά στη τιμή των 3.4eV. Όσον αφορά τα εναποτιθέμενα υμένια κραμάτων InGaN, αυτά βρέθηκαν να ‘χουν οπτικό ενεργειακό χάσμα από 2.91 eV έως 2.15 eV. Το ενεργειακό χάσμα καθορίστηκε βάσει της RF ισχύος και του αριθμού των δισκίων ινδίου επάνω στο στόχο. Η ανάλυση των μετρήσεων περίθλασης ακτίνων Χ έδειξε πως τα InGaN υμένια ήταν άμορφα. Στο In0.3Ga0.7N υμένιο μετρήθηκε χαμηλή αντίσταση της τάξης των 0.14 Ω*cm με συγκέντρωση ηλεκτρονίων 3.38 * 1019 cm-3 και ευκινησία ηλεκτρονίων 1.55 cm2/Vs. Στη συνέχεια, έγινε προσπάθεια να επιτευχθεί p-τύπου αγωγιμότητα στα GaN και InGaN υμένια τοποθετώντας δισκία Mg πάνω στο στόχο. Οι ηλεκτρικές μετρήσεις φαινομένου Hall έδειξαν πως όταν η συγκέντρωση νόθευσης Mg στο In0.24Ga0.76N αυξήθηκε σε 11.5 % μεταλλική συγκέντρωση το φιλμ μετατράπηκε σε p -τύπου ημιαγωγό. Εν κατακλείδι, η συγκεκριμένη μεταπτυχιακή διατριβή εκπονήθηκε στα πλαίσια του έργου ΚΑ3568 με τίτλο «ΘΑΛΗΣ-ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΡΗΤΗΣ- Φωτοβολταϊκές Διατάξεις Υψηλής Απόδοσης ΙΙΙ-Νιτριδίων Ημιαγωγών», που συγχρηματοδοτήθηκε από την Ευρωπαϊκή Ένωση (ΕSF) και εθνικούς πόρους μέσω του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» του ΕΣΠΑ και πραγματοποιήθηκε στα εργαστήρια της Μικροηλεκτρονικής του ΙΗΔΛ/ΙΤΕ. Συμπερασματικά, η μεταπτυχιακή διατριβή παρήγαγε σημαντική νέα γνώση πάνω στην ανάπτυξη λεπτών υμενίων GaN και InGaN με τη μέθοδο αποδόμησης στόχου σε περιβάλλον πλάσματος.
|
| Φυσική περιγραφή |
69 φύλλα : πίν., σχήμ. εικ.(μερ. εγχρ.) ; 30 εκ. |
| Γλώσσα |
Αγγλικά |
| Θέμα |
Gallium nitride |
|
Indium gallium nitride alloys |
|
Mg-doping |
|
RF sputtering |
| Ημερομηνία έκδοσης |
2017-03-17 |
| Συλλογή
|
Σχολή/Τμήμα--Σχολή Θετικών και Τεχνολογικών Επιστημών--Τμήμα Φυσικής--Μεταπτυχιακές εργασίες ειδίκευσης
|
|
|
Τύπος Εργασίας--Μεταπτυχιακές εργασίες ειδίκευσης
|
| Εμφανίσεις |
563 |
Characterization and growth of InGaN thin films by the sputtering method
