Lämmityksen vaikutus GaN-puolijohteen ja nikkelin väliseen kontaktiresistiivisyyteen
Ruokonen, Anni (2024-11-20)
Lämmityksen vaikutus GaN-puolijohteen ja nikkelin väliseen kontaktiresistiivisyyteen
(20.11.2024)
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-fe2024112696848
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2024112696848
Tiivistelmä
Puolijohteet ovat nykyaikaisen teknologisen yhteiskunnan perusta. Teknologian ja puolijohteiden kehityksen myötä ne ovat muuttaneet niin teollisuutta kuin yhteiskunnan toimintatapojakin. Ilman puolijohteita nykyisenlainen digitaalinen infrastruktuuri ja älykäs teknologia eivät olisi mahdollisia.
Viime vuosina galliumnitridi (GaN) on noussut yhdeksi suosituimmista puolijohdemateriaaleista. Galliumnitridin sähköisten ominaisuuksien ansiosta siitä voidaan valmistaa erittäin nopeita, pienikokoisia ja tehokkaita puolijohdelaitteita. Tehokkuutensa ansiosta GaN-pohjaisella elektroniikalla on potentiaalia energiankulutuksen vähentämisessä.
Haasteena galliumnitridin kanssa on kuitenkin ollut matalaresistanssisen ohmisen kontaktin luominen matalasti piristetyn p-tyypin galliumnitridin ja metallin välille. Tämän pro gradu -tutkielman tavoitteena oli selvittää nikkelikontaktein varustetun galliumnitridinäytteen lämmittämisen vaikutusta näytteen resistiivisyyteen.
Tutkielmassa valmistettiin sputteroimalla nikkelikalvo kahden p-tyypin galliumnitridinäytteen pinnalle ja muodostettiin kontaktikuviointi optisen litografian avulla. Näytteiden resistiivisyyttä tutkittiin siirtoetäisyysmenetelmän (TLM) avulla, ja materiaalikoostumusta analysoitiin XPS-mittauksilla.
Toisessa näytteistä todettiin Schottky-tyyppinen kontakti, minkä havaittiin NH3-taustakaasussa lämmityksen jälkeen muuttuneen matalaresistanssiseksi ohmiseksi kontaktiksi. Lämmityksen havaittiin siis selvästi muuttavan kontaktin sähköisiä ominaisuuksia.
Tutkielmassa esitellään käytetyt tutkimusmenetelmät, käydään läpi tutkimuksen tulokset ja pohditaan mahdollisia syitä havaitulle resistiivisyyden muutokselle.
Viime vuosina galliumnitridi (GaN) on noussut yhdeksi suosituimmista puolijohdemateriaaleista. Galliumnitridin sähköisten ominaisuuksien ansiosta siitä voidaan valmistaa erittäin nopeita, pienikokoisia ja tehokkaita puolijohdelaitteita. Tehokkuutensa ansiosta GaN-pohjaisella elektroniikalla on potentiaalia energiankulutuksen vähentämisessä.
Haasteena galliumnitridin kanssa on kuitenkin ollut matalaresistanssisen ohmisen kontaktin luominen matalasti piristetyn p-tyypin galliumnitridin ja metallin välille. Tämän pro gradu -tutkielman tavoitteena oli selvittää nikkelikontaktein varustetun galliumnitridinäytteen lämmittämisen vaikutusta näytteen resistiivisyyteen.
Tutkielmassa valmistettiin sputteroimalla nikkelikalvo kahden p-tyypin galliumnitridinäytteen pinnalle ja muodostettiin kontaktikuviointi optisen litografian avulla. Näytteiden resistiivisyyttä tutkittiin siirtoetäisyysmenetelmän (TLM) avulla, ja materiaalikoostumusta analysoitiin XPS-mittauksilla.
Toisessa näytteistä todettiin Schottky-tyyppinen kontakti, minkä havaittiin NH3-taustakaasussa lämmityksen jälkeen muuttuneen matalaresistanssiseksi ohmiseksi kontaktiksi. Lämmityksen havaittiin siis selvästi muuttavan kontaktin sähköisiä ominaisuuksia.
Tutkielmassa esitellään käytetyt tutkimusmenetelmät, käydään läpi tutkimuksen tulokset ja pohditaan mahdollisia syitä havaitulle resistiivisyyden muutokselle.