Galliumarsenidipinnan passivointi atomikerroskasvatustekniikalla
No Thumbnail Available
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Master's thesis
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Authors
Date
2007
Major/Subject
Optoelectronics
Optoelektroniikka
Optoelektroniikka
Mcode
S-104
Degree programme
Elektroniikan ja sähkötekniikan koulutusohjelma
Language
fi
Pages
71
Series
Abstract
Työssä tutkittiin Teknillisen korkeakoulun Mikro- ja nanotekniikan laboratoriossa MOVPE-menetelmällä valmistettujen pintakvanttikaivojen passivointia atomikerroskasvatusmenetelmällä (ALD). Tutkimuksia varten Micronovan puhdastilan ALD-laitteistoon kehitettiin titaaninitridin valmistusprosessi. Kvanttikaivonäytteet päällystettiin titaaninitridikalvoilla ja passivointivaikutusta tutkittiin fotoluminesenssimittauksin heti näytteiden valmistuksen jälkeen sekä uudelleen kuukauden kuluttua passivoinnin aikariippuvuuden arvioimiseksi. Lisäksi tutkittiin sitä, miten erilaiset lämpökäsittelyt ja oksidikalvot vaikuttavat titaaninitridipassivoitujen pintakvanttikaivojen toimintaan. Titaaninitridikerrosten ominaisuuksia tutkittiin tekemällä röntgenheijastusmittauksia galliumarsenidialustakiteen päälle valmistetuille kalvoille. Mittauksilla saatiin selville kalvojen paksuudet, massatiheydet sekä pinnankarheudet. Fotoluminesenssimittauksissa havaittiin, että titaaninitridikalvo aiheuttaa pintakvanttikaivoihin selvän passivointiefektin. Kuukauden kuluttua mitattujen näytteiden ominaisuudet olivat heikentyneet, mutta paksummilla passivointikerroksilla heikentyminen ei ollut merkittävää. Lisäksi havaittiin, että titaaninitridipäällystetyn pintakvanttikaivon päälle valmistetut oksidikalvot heikentävät passivointivaikutusta selvästi. Lämpökäsittelytutkimuksissa selvisi, että titaaninitridipassivoidut pintakvanttikaivot eivät kestäneet yli 300 °C:n lämpökäsittelyä.In this thesis, a atomic-layer-deposition (ALD) based titanium nitride (TiN) passivation method for gallium arsenide (GaAs) surface has been studied. Near surface quantum wells (NSQWs) grown in the Micro and Nanosciences Laboratory by Metalorganic Vapor Phase Epitaxy (MOVPE) were used as an indicator for the passivation efficiency. One part of this thesis was to develop and optimize a TiN process for the Micronova cleanroom ALD system. The NSQW were covered by TiN and photoluminescence (PL) measurements were performed after growth and one month later in order to find out the time dependence of the passivation effect. The effects of temperature treatments and oxide layers grown onto TiN passivated NSQWs were also investigated. The properties (film thickness, mass density and roughness) of the TiN films were researched by growing thin layers on GaAs substrate and using X-ray reflectivity measurements. The as-grown TiN coated quantum wells showed clear passivation effect in the PL measurements. After one month the PL properties had weakened but not significantly if the passivation layers were thick enough. Oxide films growth on TiN passivated NSQWs reduced the passivation effect clearly. It was also found that TiN passivated NSQWs did not work well after a 300 °C temperature treatment.Description
Supervisor
Lipsanen, Harri; Prof.Thesis advisor
Tiilikainen, Jouni; DIKeywords
ALD, MOVPE, TiN, GaAs, quantum well, passivation, ALD, MOVPE, TiN, GaAs, kvanttikaivo, passivointi