Defects in GaN and AlGaN Studied by Positron Annihilation Spectroscopy

No Thumbnail Available
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Helsinki University of Technology | Diplomityö
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author
Date
2000
Major/Subject
Fysiikka
Mcode
Tfy-3
Degree programme
Language
fi
Pages
105
Series
Abstract
Työssä tutkittiin GaN- ja AlGaN-ohutkalvonäytteissä esiintyviä hilavirheitä positroniannihilaatiospektroskopialla. Työssä käytettiin TKK:n Fysiikan laboratorion kahta hitaiden positronien suihkua ja positronien elinaikamittalaitteistoa. Työssä mitattiin positronien keskimääräinen elinaika kahdessa HVPE-kasvatetussa GaN-ohutkalvonäytteessä. Vapaan positronin elinajaksi GaN-hilassa saatiin 156 ps ja galliumvakanssiin loukkuuntuneen positronin elinajaksi 235 ps. Nämä ovat samat kuin aiemmin tutkituissa erilliskiteissä. Näytteiden ei havaittu sisältävän Ga-vakanssien lisäksi muita positroneja loukkuunnuttavia virheitä. Positronin loukkuuntumiskertoimen lämpötilariippuvuus määritettiin elinaikamittausten perusteella. Loukkuuntumiskertoimen havaittiin noudattavan T[1/2]-lämpötilariippuvuutta, mikä osoittaa galliumvakanssin olevan negatiivisesti varautunut. Mitattujen GaN-näytteiden dislokaatio- ja epäpuhtaustiheyden oli mitattu olevan suurempi lähellä substraatin ja ohutkalvon välistä rajapintaa. Mittauksissa havaittiin myös vakanssikonsentraation suurenevan, kun etäisyys GaN/Al_(2)O_(3)-rajapintaan pieneni. Galliumvakanssin ja happiepäpuhtausatomin muodostaman (V_(Ga)-O_(N))-virhekompleksin muodostumisenergia on pienempi kuin yksittäisen Ga-vakanssin. Työssä tutkittiin Ga-vakanssia ympäröivien atomien elektronien liikemääräjakaumaa. Tulosten perusteella saatiin viitteitä (V_(Ga)-O_(N))-kompleksin muodostumisesta paljon happea sisältävissä näytteissä. Tutkituissa AlGaN-näytteissä oli aiemmin havaittu DX-hilavirhe. Tätä kuvaavan atomimallin mukaan DX-keskukseen liittyy voimakas hilarelaksaatio, jonka seurauksena hilaan syntyy vakanssin tyyppinen hilavirhe. DX-keskus on mahdollista virittää joko sopivalla valolla tai termisesti, jolloin virheeseen liittyvän tyhjän tilan tulee mallin mukaan kadota. Mittauksissa pyrittiin selvittämään, voidaanko tätä havaita positronien avulla. Työssä ei kuitenkaan saatu selkeää todistetta positronien loukkuuntumisesta DX-virheisiin.
Description
Supervisor
Saarinen, Kimmo
Thesis advisor
Oila, Juha
Keywords
positron spectroscopy, positronispektroskopia, point defect, GaN, DX center, AlGaN, hilavirhe, DX-keskus
Other note
Citation