Passivointiprosessien vaikutus n-GaAs-metallikontakteihin
Laaksonen, Johanna (2023-06-25)
Passivointiprosessien vaikutus n-GaAs-metallikontakteihin
(25.06.2023)
Julkaisu on tekijänoikeussäännösten alainen. Teosta voi lukea ja tulostaa henkilökohtaista käyttöä varten. Käyttö kaupallisiin tarkoituksiin on kielletty.
avoin
Julkaisun pysyvä osoite on:
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2023072691122
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2023072691122
Tiivistelmä
Toimivat ja kestävät puolijohde-metallikontaktit mahdollistavat energiatehokkaampien puolijohdelaitteiden valmistamisen ja niiden yhdistämisen integroituihin piireihin. Galliumarsenidi (GaAs) on merkittävä puolijohde metallikontaktien tutkimuksen kannalta, koska sillä on useita teknologisesti merkittäviä sovelluskohteita, kuten LEDit (engl. Light Emitting Diode) ja laserdiodit. Hyvälaatuisten kontaktien valmistusta vaikeuttaa kuitenkin pinnan reaktiivisuus. Tässä työssä pyritään etsimään ratkaisu kyseiseen haasteeseen.
Passivointikäsittelyillä voidaan tehdä puolijohdepinnasta vähemmän reaktiivinen ja siten parantaa puolijohde-metallirajapintojen ominaisuuksia, ja toisaalta estäävirran kulku haitallista reittiä pitkin puolijohdelaitteessa. Merkittävä edistysaskel metallikontaktien tutkimuksessa GaAs:lle olisi Fermi-tason lukkiutumisen aiheuttamien ongelmien ratkaiseminen, koska ilmiö heikentää sekä Schottky-tyyppisten että ohmisten kontaktien ominaisuuksia. Tämän työn tavoitteena on selvittää kaksi asiaa. Ensin selvitetään, voidaanko n-tyyppisen GaAs:n Fermi-tason lukkiutuminen avata patentoidulla kiteisiin oksideihin perustuvalla passivointikäsittelyllä. Toiseksi tutkitaan, parantaako avautuminen metallikontaktien ominaisuuksia.
Tutkimuskysymyksiin vastaaminen osoittautui odotettua haastavammaksi, koska GaAs:lle tunnetut ohmisen kontaktin reseptit eivät toimineet työssä käytetyssä kontaktiresistiivisyysmittauksessa. Näytteiden pintaan havaittiin muodostuvan erittäin hyvin johtava kanava, joka estää normaalit virta-jännitemittaukset. Kanavan muodostumisen syy jää epäselväksi, mutta sen arvellaan liittyvän itse puolijohteeseen eikä työssä käytettyihin kontaktimetalleihin tai valmistusmenetelmiin. Havainto on tärkeä, koska mahdollisen johtavan pintakanavan muodostuminen pitää huomioida laiterakenteiden suunnittelussa ja estää, jotta laitteesta saadaan energiatehokas.
Passivointikäsittelyillä voidaan tehdä puolijohdepinnasta vähemmän reaktiivinen ja siten parantaa puolijohde-metallirajapintojen ominaisuuksia, ja toisaalta estäävirran kulku haitallista reittiä pitkin puolijohdelaitteessa. Merkittävä edistysaskel metallikontaktien tutkimuksessa GaAs:lle olisi Fermi-tason lukkiutumisen aiheuttamien ongelmien ratkaiseminen, koska ilmiö heikentää sekä Schottky-tyyppisten että ohmisten kontaktien ominaisuuksia. Tämän työn tavoitteena on selvittää kaksi asiaa. Ensin selvitetään, voidaanko n-tyyppisen GaAs:n Fermi-tason lukkiutuminen avata patentoidulla kiteisiin oksideihin perustuvalla passivointikäsittelyllä. Toiseksi tutkitaan, parantaako avautuminen metallikontaktien ominaisuuksia.
Tutkimuskysymyksiin vastaaminen osoittautui odotettua haastavammaksi, koska GaAs:lle tunnetut ohmisen kontaktin reseptit eivät toimineet työssä käytetyssä kontaktiresistiivisyysmittauksessa. Näytteiden pintaan havaittiin muodostuvan erittäin hyvin johtava kanava, joka estää normaalit virta-jännitemittaukset. Kanavan muodostumisen syy jää epäselväksi, mutta sen arvellaan liittyvän itse puolijohteeseen eikä työssä käytettyihin kontaktimetalleihin tai valmistusmenetelmiin. Havainto on tärkeä, koska mahdollisen johtavan pintakanavan muodostuminen pitää huomioida laiterakenteiden suunnittelussa ja estää, jotta laitteesta saadaan energiatehokas.