Synchrotron radiation x-ray topography of crystallographic defects in GaN

Julkaisun otsikon käännös: GaN:in kidevirheiden synkrotronisäteilyröntgentopografia

Sakari Sintonen

    Tutkimustuotos: Doctoral ThesisCollection of Articles

    Abstrakti

    Tässä työssä tutkittiin galliumnitridi (GaN) -substraattien, sekä hetero- että homoepitaktisten GaN-kerrosten kiderakenteita synkrotronisäteilyröntgentopografian (SR-XRT), röntgendiffraktion (XRD) ja selektiivisen kidevirhesyövytyksen (DSE) avulla. Työssä määritettiin ruuvi- ja sekadislokaatioiden topografiakuviin aiheuttamat kontrastimuutokset. Ruuvidislokaatioiden ja ruuvidislokaatiokertymien jännityskenttien vaikutus topografiakuviin määritettiin simuloimalla, ja simuloidut sekä kokeelliset ammonotermisestä GaN-alustasta tallennetut kuvat vastasivat toisiaan erinomaisesti. Tutkimuksessa havaittiin myös topografiakuvia jännityskentistä, jotka vastasivat suuria dislokaatioita, joiden Burgersin vektorit ovat alkeisruuvidislokaation Burgersin vektorin monikertoja. Kyseiset topografiakuvat voivat olla seurausta joko yksittäisistä suurista dislokaatioista, eli superruuvidislokaatioista tai mikroputkista, tai lähekkäin olevien alkeisruuvidislokaatioiden kokoelmasta. DSE-kokeiden avulla havaittiin, että kaikissa, paitsi yhdessä tapauksessa, kyseessä oli useamman dislokaation yhteenlasketun jänityskentän aiheuttamasta topografiakuvasta. Seka- ja ruuvidislokaatioiden määritettyjä topografiaulkoasuja hyödynnettiin ammonotermisesti kasvatettujen kiteiden laajan alueen kidevirheanalyyissä. Havaittiin, että yhdessä näytteessä sekadislokaatiot muodostivat identtisten Burgersin vektorien dislokaatiojonoja. Kidevirhejonojen aiheuttamat pienet hilakallistukset ja hilapyöritykset laskettiin dislokaatioiden etäisyyksien avulla, ja tulokset todennettiin hyödyntäen korkean resoluution XRD-mittauksia. Työssä analysoitiin myös SR-XRT mittauksien avulla raerajoja ja pohjatason kidevirheitä. Homoepitaktisten ja heteroepitaktisten GaN-kerrosten kidelaatua tutkittiin SR-XRT:n ja XRD:n avulla. GaN-kerrokset valmistettiin metallo-organic vapour phase epitaxy (MOVPE) -menetelmää käyttäen ammonotermisten GaN-alustojen, kuvioitujen safiirialustojen ja kuvioitujen GaN/safiiri-alustojen päälle. GaN/safiirialustat valmistettiin kuvioimalla safiirin päälle kasvatettuja MOVPE GaN-kerroksia. SR-XRT on erityisen sopiva menetelmä matalan kidevirhetiheyden materiaalin tutkimiseen. XRD puolestaan soveltuu hyvin myös korkeamman kidevirhetiheyden materiaalien karakterisointiin. SR-XRT mittaukset mahdollistivat yksittäisten dislokaatioiden kuvantamisen sekä dislokaatiotyyppien määrittämisen.
    Julkaisun otsikon käännösGaN:in kidevirheiden synkrotronisäteilyröntgentopografia
    AlkuperäiskieliEnglanti
    PätevyysTohtorintutkinto
    Myöntävä instituutio
    • Aalto-yliopisto
    Ohjaaja
    • Lipsanen, Harri, Vastuuprofessori
    • Suihkonen, Sami, Ohjaaja
    Kustantaja
    Painoksen ISBN978-952-60-5969-3
    Sähköinen ISBN978-952-60-5970-9
    TilaJulkaistu - 2014
    OKM-julkaisutyyppiG5 Artikkeliväitöskirja

    Tutkimusalat

    • galliumnitridi
    • dislokaatiot
    • topografia
    • röntgendiffraktio

    Sormenjälki

    Sukella tutkimusaiheisiin 'GaN:in kidevirheiden synkrotronisäteilyröntgentopografia'. Ne muodostavat yhdessä ainutlaatuisen sormenjäljen.

    Siteeraa tätä