Abstrakti
Tässä väitöskirjassa käsiteltiin atomikerroskasvatusta (engl. ALD) ja sen tulokset esitetään jaettuna kahteen osaan. Ensimmäisessä osassa käsitellään AlN:n plasma-avusteista atomikerroskasvatusta (engl. PEALD) ja esitetään havaintoja sen prosessiolosuhteiden vaikutuksesta materiaalin ominaisuuksiin ja kasvuun. Toisessa osassa käsitellään erilaisten ALD-ohutkalvojen käyttämistä osana erilaisia nanoteknologian sovelluksia.
PEALD AlN-ohutkalvoja valmistettiin käyttämällä kapasitiivisesti kytkettyä plasmalähdettä. Tutkimukset osoittivat plasmakaasun, prosessilämpötilan ja plasman tasajännitteen vaikuttavan ohutkalvojen kasvuun ja fysikaalisiin ominaisuuksiin. Tämän lisäksi PEALD AlN:ä tutkittiin kuivaetsausmaskina SF6-pohjaiselle piin plasmaetsaukselle. Induktiivisesti kytkettyä plasma-reaktiivista sekä reaktiivista ionietsausta käyttäen tehdyt kokeet osoittivat materiaalin olevan erinomainen kovamaski, samoin kuin Al2O3. Myös korkean permittiivisyyden omaavia metallieriste-puolijohdekondensaattoreita valmistettiin GaAs alustalle PEALD AlN ja ALD HfO2-kerrosrakenteilla. GaAs-pinnan passivointi saavutettiin PEALD AlN:llä todentamalla rajapinnan Fermi tason irtoaminen käyttäen kapasitanssi-jännite ja virta-jännite -mittauksia.
ALD Al-seostettua ZnO:a (AZO) tutkittiin GaAs-nanolankojen kasvualustana moninaisille materiaaleille jotka eivät normaalisti tue nanolankojen kasvua. Tuotetut GaAs-nanolangat olivat tasalaatuisia riippumatta alustasubstraatista. Fotoluminesenssimittaukset osoittivat AZO:sta peräisin olevan sinkin olevan osa nanolankoja, jotka emittoivat valoa jopa huoneen lämpötilassa. Jatkotutkimuksessa ALD TiO2:a ja Al2O3:a käytettiin ZnO-nanosauvojen ja porfyriinipohjaisen orgaanisen kerroksen välikerroksena. Fluoresenssimittaukset osoittivat 5 nm paksun Al2O3-kerroksen eristävän ZnO-nanosauvat orgaanisesta kerroksesta, tehden sen tutkimisen mahdolliseksi. 5 nm paksu TiO2 sen sijaan johti vuorovaikutukseen orgaanisen ja ZnO-nanosauvakerroksen välillä. Femtosekunti-absorptio-spektroskopia paljasti 5 nm paksun TiO2-kuoren mahdollistavan varauserotuksen orgaanisen ja puolijohdemateriaalin välillä. Väriaineherkistetyt aurinkokennokokeet vahvistivat tulokset että TiO2-kuori todella vähentää varausrekombinaatiota.
Osana tätä työtä kehitettiin myös uuden tyyppinen grafeeni-alumiinioksidi komposiittimembraani ja sitä arvioitiin mekaanisesti aluevenymäkoejärjestelmällä. Komposiittimembraanin todettiin olevan huomattavasti kestävämpi kuin pelkkä Al2O3 olisi, kestäen jopa kolme kertaa suuremman differentiaalisen paineen. Ramanmittaukset osoittivat vahvistavan grafeeni-kerroksen pysyvän vahingoittumattomana aluevenymäkokeen jälkeen, vaikka ALD-kerroksessa havaittiin säröytymistä.
Julkaisun otsikon käännös | Terminen ja plasma-avusteinen atomikerroskasvatus: tutkimus ja käyttö moninaisiin nanoteknologian sovelluksiin |
---|---|
Alkuperäiskieli | Englanti |
Pätevyys | Tohtorintutkinto |
Myöntävä instituutio |
|
Valvoja/neuvonantaja |
|
Kustantaja | |
Painoksen ISBN | 978-952-60-6236-5 |
Sähköinen ISBN | 978-952-60-6237-2 |
Tila | Julkaistu - 2015 |
OKM-julkaisutyyppi | G5 Artikkeliväitöskirja |
Tutkimusalat
- atomikerroskasvatus
- plasma-avusteinen atomikerroskasvatus
- kuivaetsaus
- grafeeni
- nanolangat
- nanosauvat
Sormenjälki
Sukella tutkimusaiheisiin 'Terminen ja plasma-avusteinen atomikerroskasvatus: tutkimus ja käyttö moninaisiin nanoteknologian sovelluksiin'. Ne muodostavat yhdessä ainutlaatuisen sormenjäljen.Laitteet
-
-
OtaNano Nanomikroskopiakeskus
Seitsonen, J. (Manager) & Rissanen, A. (Other)
OtaNanoLaitteistot/tilat: Facility