Development of Atomic Layer Deposition Processes for Nanotechnology Applications

Tutkimustuotos

Tutkijat

  • Markus Bosund

Organisaatiot

Kuvaus

Tämä väitöskirja keskittyy atomikerroskasvatusmenetelmään ja sen nanoteknologisiin sovelluksiin. Työssä tutkittiin neljää eri sovellutusaluetta, galliumarsenidin pinnan passivointi, alumiininitridikalvon fysikaaliset ominaisuudet, ytterbiumoksidin kasvatus ALD-tekniikalla sekä ALD titaanioksidin käyttö fotokatalyyttisissä sovellutuksissa. Galliumarsenidin passivointikokeissa pintakvanttikaivoja käytettiin passivoinnin onnistumisen indikaattorina. Pintakvanttikaivot pinnoitettiin joko AlN- tai TiN-kerroksella. AlN-kerros valmistettiin plasmatehostetulla ALD-tekniikalla. TiN-kerrokset valmistettiin ilman plasmaa. Molemmat kerrokset paransivat pintakvanttikaivon luminesenssi-intensiteettiä merkittävästi, mistä voidaan päätellä että pintarekombinaation määrä väheni selvästi. Kerrosten paksuudella oli myös merkittävä vaikutus passivointitulokseen. Kun tutkittiin prosessiparametrien vaikutusta alumiininitridin ominaisuuksiin, kävi ilmi että trimetyylialumiinilla ja ammoniakkiplasmalla valmistettu kalvo oli stabiili. Reaktorin lämpötilalla oli suurin vaikutus kalvon atomaarisiin epäpuhtauksiin. Lämpötilan kasvattaminen pienensi vedyn määrää kalvossa. Ammoniakkiplasman pulssiajalla ei ollut merkittävää vaikutusta atomipitoisuuksiin. Vetypitoisuus korreloi käänteisesti AlN-kalvon tiheyden ja taitekertoimen kanssa. Väitöskirjassa kehitettiin uusi ytterbiumoksidin ALD-valmistusprosessi. Prosessin lähtöaineet olivat ytterbium β-diketonaatti ja otsoni. Prosessin lämpötilaikkuna oli välillä 300-350 °C, jossa kasvunopeus oli 1.18 -0.20 Å/sykli. Ytterbiumin ja hapen atomaariset suhdeluvut (Yb/O) olivat 0.59 ja 0.63 kun reaktorilämpötilat olivat vastaavasti 300 ja 350 °C. Kalvoista löytyi 1.12 % vetyä ja 0.65 % hiiltä. Titaanioksidin fotokatalyyttisiä ominaisuuksia tutkittiin salisyylihapon (SA) avulla. TiO2-kalvon paksuus vaikutti merkittävästi SA:n hajoamisnopeuteen. Erittäin ohut 3 nm kerros ei tuottanut fotokatalyyttistä vaikutusta. Kerrospaksuuksien välillä 3 - 50 nm salisyylihapon hajoaminen nopeutui kalvon paksuuden kasvaessa. Kun kalvo oli paksumpi kuin 50 nm, hajomisnopeus pysyi vakiona. Reaktorilämpötilalla TiO2-prosessin valmistuksen aikana oli myös voimakas vaikutus hajoamisnopeuteen. Suurin hajoamisnopeus saatiin, kun kalvo oli valmistettu 400 °C reaktorilämpötilassa.

Yksityiskohdat

Julkaisun otsikon käännösAtomikerroskasvatusprosessien kehittäminen nanoteknologisiin sovelluksiin.
AlkuperäiskieliEnglanti
PätevyysTohtorintutkinto
Myöntävä instituutio
Valvoja/neuvonantaja
Kustantaja
  • Aalto University
Painoksen ISBN978-952-60-7858-8
Sähköinen ISBN978-952-60-7859-5
TilaJulkaistu - 2018
OKM-julkaisutyyppiG5 Tohtorinväitöskirja (artikkeli)

    Tutkimusalat

  • atomikerroskasvatus, plasmatehostettu atomikerroskasvatus, GaAs passivointi, fotokatalyysi

ID: 18540694