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 käännös | GaN:in kidevirheiden synkrotronisäteilyröntgentopografia |
|---|---|
| Alkuperäiskieli | Englanti |
| Pätevyys | Tohtorintutkinto |
| Myöntävä instituutio |
|
| Ohjaaja |
|
| Kustantaja | |
| Painoksen ISBN | 978-952-60-5969-3 |
| Sähköinen ISBN | 978-952-60-5970-9 |
| Tila | Julkaistu - 2014 |
| OKM-julkaisutyyppi | G5 Artikkeliväitöskirja |
Tutkimusalat
- galliumnitridi
- dislokaatiot
- topografia
- röntgendiffraktio