|
|
Extended defects in Ga and Al nitrides
Vacek, Petr ; Holec, David (referee) ; Hospodková,, Alice (referee) ; Gröger, Roman (advisor)
III-nitridy běžně krystalizují v hexagonální (wurtzitové) struktuře, zatímco kubická (sfaleritová) struktura je metastabilní a má pouze mírně vyšší energii. Jejich fyzikální vlastnosti jsou silně ovlivněny přítomností rozsáhlých defektů, které jsou v těchto dvou strukturách od sebe odlišné. U wurtzitových nitridů se jedná primárně o vláknové dislokace. Některé vláknové dislokace tvoří hluboké energetické stavy v zakázaném pásu, kterými ovlivňují elektrické a optoelektronické vlastnosti těchto materiálů. Oproti tomu, kubické nitridy obsahují množství vrstevných chyb, které představují lokální transformace do stabilnější wurtzitové struktury. Cílem této práce je charakterizovat rozsáhlé defekty v obou krystalových strukturách pomocí elektronové mikroskopie, mikroskopie atomárních sil a rentgenové difrakce. Prokázali jsme, že vzorky GaN/AlN a AlN s orientací (0001) rostlé na substrátu Si (111) pomocí epitaxe z organokovových sloučenin obsahují velkou hustotu vláknových dislokací. Nejčastější jsou dislokace s Burgersovým vektorem s komponentou ve směru a wurtzitové struktury, následované dislokacemi s Burgersovým vektorem s komponentou ve směru a+c, zatímco dislokace s Burgersovým vektorem s c komponentou jsou relativně vzácné. Pravděpodobný původ vláknových dislokací je diskutován v souvislosti s různými mechanismy růstu těchto vrstev. Prizmatické vrstevné chyby byly nalezeny v tenkých nukleačních vrstvách AlN, ale v tlustších vrstvách již nebyly přítomny. Na rozhraní AlN / Si byla nalezena amorfní vrstva složená ze SiNx a částečně taky z AlN. Navrhujeme, že by tato amorfní vrstva mohla hrát významnou roli při relaxaci misfitového napětí. Analýza elektrické aktivity rozsáhlých defektů v AlN byla provedena pomocí měření proudu indukovaného elektronovým svazkem. Zjistili jsme, že vláknové dislokace způsobují slabý pokles indukovaného proudu. Díky jejich vysoké hustotě a rovnoměrnému rozložení však mají větší vliv na elektrické vlastnosti, než mají V-defekty a jejich shluky. Topografické a krystalografické defekty byly studovány na nežíhaných a žíhaných nukleačních vrstvách kubického GaN deponovaných na 3C-SiC (001) / Si (001) substrátu. Velikost ostrůvků na nežíhaných vzorcích se zvyšuje s tloušťkou nukleační vrstvy a po žíhání se dále zvětšuje. Po žíhání se snižuje pokrytí substrátu u nejtenčích nukleačních vrstev v důsledku difúze a desorpce (nebo leptání atmosférou reaktoru). Vrstevné chyby nalezené ve vrstvách GaN, poblíž rozhraní se SiC, byly většinou identifikovány jako intrinsické a byly ohraničené Shockleyho parciálními dislokacemi. Jejich původ byl diskutován, jako i vliv parciálních dislokací na relaxaci misfitového napětí. Díky velkému množství vrstevných chyb byly podrobněji studovány jejich interakce. Na základě našich zjištění jsme vyvinuli teoretický model popisující anihilaci vrstevných chyb v kubických vrstvách GaN. Tento model dokáže předpovědět pokles hustoty vrstevných chyb se zvyšující se tloušťkou vrstvy.
|
|
|
Detection and analysis of crystal defects in Si wafer for electronics
Páleníček, Michal ; Tichopádek, Petr (referee) ; Urbánek, Michal (advisor)
The thesis deals with the study and analysis of crystallographic defects on the surface of silicon wafers produced by Czochralski method. It focuses primarily on growth defects and oxygen precipitates, which play an important role in the development of appropriate nucleation centers for growth of stacking faults. The growth of stacking faults near the surface of silicon wafers is supported by their oxidation and selective etching. Such a highlighted stacking faults are known as the OISF (Oxidation Induced Stacking Fault). Spatial distribution of OISF on the wafer gives feedback to the process of pulling silicon single crystal and wafers surface quality. Moreover the work describes the device for automatic detection and analysis of OISF, which was developed for ON Semiconductor company in Rožnov Radhoštěm.
|
|
|
Diffuse x-ray scattering from GaN epitaxial layers
Barchuk, Mykhailo ; Holý, Václav (advisor) ; Caha, Ondřej (referee) ; Pietsch, Ulrich (referee)
Real structure of heteroepitaxial GaN and AlGaN layers is studied by diffuse x-ray scattering. A new developed method based on Monte Carlo simulation enabling to determine densities of threading dislocations in c-plane GaN and stacking faults in a-plane GaN is presented. The results of Monte Carlo simulations are compared with ones obtained by use of other conventional techniques. The advantages and limitations of the new method are discussed in detail. The methods accuracy is estimated as about 15%. We have shown that our method is a reliable tool for threading dislocations and stacking faults densities determination.
|
|
|
Extended defects in Ga and Al nitrides
Vacek, Petr ; Holec, David (referee) ; Hospodková,, Alice (referee) ; Gröger, Roman (advisor)
III-nitridy běžně krystalizují v hexagonální (wurtzitové) struktuře, zatímco kubická (sfaleritová) struktura je metastabilní a má pouze mírně vyšší energii. Jejich fyzikální vlastnosti jsou silně ovlivněny přítomností rozsáhlých defektů, které jsou v těchto dvou strukturách od sebe odlišné. U wurtzitových nitridů se jedná primárně o vláknové dislokace. Některé vláknové dislokace tvoří hluboké energetické stavy v zakázaném pásu, kterými ovlivňují elektrické a optoelektronické vlastnosti těchto materiálů. Oproti tomu, kubické nitridy obsahují množství vrstevných chyb, které představují lokální transformace do stabilnější wurtzitové struktury. Cílem této práce je charakterizovat rozsáhlé defekty v obou krystalových strukturách pomocí elektronové mikroskopie, mikroskopie atomárních sil a rentgenové difrakce. Prokázali jsme, že vzorky GaN/AlN a AlN s orientací (0001) rostlé na substrátu Si (111) pomocí epitaxe z organokovových sloučenin obsahují velkou hustotu vláknových dislokací. Nejčastější jsou dislokace s Burgersovým vektorem s komponentou ve směru a wurtzitové struktury, následované dislokacemi s Burgersovým vektorem s komponentou ve směru a+c, zatímco dislokace s Burgersovým vektorem s c komponentou jsou relativně vzácné. Pravděpodobný původ vláknových dislokací je diskutován v souvislosti s různými mechanismy růstu těchto vrstev. Prizmatické vrstevné chyby byly nalezeny v tenkých nukleačních vrstvách AlN, ale v tlustších vrstvách již nebyly přítomny. Na rozhraní AlN / Si byla nalezena amorfní vrstva složená ze SiNx a částečně taky z AlN. Navrhujeme, že by tato amorfní vrstva mohla hrát významnou roli při relaxaci misfitového napětí. Analýza elektrické aktivity rozsáhlých defektů v AlN byla provedena pomocí měření proudu indukovaného elektronovým svazkem. Zjistili jsme, že vláknové dislokace způsobují slabý pokles indukovaného proudu. Díky jejich vysoké hustotě a rovnoměrnému rozložení však mají větší vliv na elektrické vlastnosti, než mají V-defekty a jejich shluky. Topografické a krystalografické defekty byly studovány na nežíhaných a žíhaných nukleačních vrstvách kubického GaN deponovaných na 3C-SiC (001) / Si (001) substrátu. Velikost ostrůvků na nežíhaných vzorcích se zvyšuje s tloušťkou nukleační vrstvy a po žíhání se dále zvětšuje. Po žíhání se snižuje pokrytí substrátu u nejtenčích nukleačních vrstev v důsledku difúze a desorpce (nebo leptání atmosférou reaktoru). Vrstevné chyby nalezené ve vrstvách GaN, poblíž rozhraní se SiC, byly většinou identifikovány jako intrinsické a byly ohraničené Shockleyho parciálními dislokacemi. Jejich původ byl diskutován, jako i vliv parciálních dislokací na relaxaci misfitového napětí. Díky velkému množství vrstevných chyb byly podrobněji studovány jejich interakce. Na základě našich zjištění jsme vyvinuli teoretický model popisující anihilaci vrstevných chyb v kubických vrstvách GaN. Tento model dokáže předpovědět pokles hustoty vrstevných chyb se zvyšující se tloušťkou vrstvy.
|
|
|
Diffuse x-ray scattering from GaN epitaxial layers
Barchuk, Mykhailo ; Holý, Václav (advisor) ; Caha, Ondřej (referee) ; Pietsch, Ulrich (referee)
Real structure of heteroepitaxial GaN and AlGaN layers is studied by diffuse x-ray scattering. A new developed method based on Monte Carlo simulation enabling to determine densities of threading dislocations in c-plane GaN and stacking faults in a-plane GaN is presented. The results of Monte Carlo simulations are compared with ones obtained by use of other conventional techniques. The advantages and limitations of the new method are discussed in detail. The methods accuracy is estimated as about 15%. We have shown that our method is a reliable tool for threading dislocations and stacking faults densities determination.
|
|
|
Detection and analysis of crystal defects in Si wafer for electronics
Páleníček, Michal ; Tichopádek, Petr (referee) ; Urbánek, Michal (advisor)
The thesis deals with the study and analysis of crystallographic defects on the surface of silicon wafers produced by Czochralski method. It focuses primarily on growth defects and oxygen precipitates, which play an important role in the development of appropriate nucleation centers for growth of stacking faults. The growth of stacking faults near the surface of silicon wafers is supported by their oxidation and selective etching. Such a highlighted stacking faults are known as the OISF (Oxidation Induced Stacking Fault). Spatial distribution of OISF on the wafer gives feedback to the process of pulling silicon single crystal and wafers surface quality. Moreover the work describes the device for automatic detection and analysis of OISF, which was developed for ON Semiconductor company in Rožnov Radhoštěm.
|
|
|
Liquid phase epitaxy
Nohavica, Dušan
Extended lecture collects mojority aspect of the "Liquid Phase Epitaxy", LPE, with special attention to the semiconductors growth. Methods of growth modifications enabling to increase growth reproduction and deposition efficiency are included. Also dislocations generation by different mechanisms is discussed in the article.
|
guest ::
