Använda ScanningMikrovågMicroscopy för att Utforska Dopade Högt MarkörLagrar i GaN på Safir

Bordlägga av Tillfredsställer

Inledning
GalliumNitride
ScanningMikrovågMicroscopy (SMM)
ScanningMikrovågMicroscopy och Halvledare
Utredning av GaN Tillväxt genom Att Använda ScanningMikrovågMicroscopy
SMM-DopantTäthet Kartlägger
Summariskt
Hänvisar till
Om Agilent Teknologier
Författare

Inledning

Denna artikel diskuterar utilizationen av scanningmikrovågmicroscopy (SMM), en unik AFM-baserad metod som framkallas av Agilent Teknologier, i en ny utredning av galliumnitriden (GaN) filmar fullvuxet på safirsubstraten.

Under den processaa tillväxten, var tunna, högt dopade lagrar inklusive att markera forma av ytbehandla på stamgästmellanrum. SMMS kapacitet som mäter dopanttätheter, användes för att rekonstruera tvärsnitt av dessa ytbehandlar. En oavsiktligt dopad region fanns för det initialt arrangerar av tillväxten. Tillväxten ytbehandlar på denna arrangerar är grov, med mest delar av ytbehandla som vippas på ut ur den plana substraten. Detta föreslår att en modellera som lutade ned i, ytbehandlar främjar den materiella oavsiktliga uptaken av dopant. mer Sistnämnd arrangerar av tillväxten som det processaa resultatet slätar in ytbehandlar utan oavsiktligt dopa.

GalliumNitride

GaN är en III--Vhalvledare med ett brett musikbandmellanrum. Den används i optoelectronics, i första hand för tillverkning av blått och klartecken - utsändande av dioder (LEDDE), tillsammans med annat kick-driver, hög temperatur och kick-frekvens apparater. Den kan också dopas med magnetiska impurities, som har möjlighetapplikationer i spintronics. De huvudsakliga GaN-baserade apparaterna för utmaningen är för tillverkning av bristen av passande substratematerial. Det återstår mycket svårt att växa stora GaN singelkristaller, så apparater fabriceras främst på safir- och SiC-substraterån. Den heteroepitaxial tillväxten av GaN lagrar på safirsubstraten kan kompromissas av oavsiktligt dopa under den processaa tillväxten. ID av både beskärningen och mekanismen av inkorporering av dopants är nödvändigt för att optimera GaN-baserade heterostructures för elektroniska apparater.

ScanningMikrovågMicroscopy (SMM)

Scanningmikrovågmicroscopy kan vara van vid mäter tätheten av laddningsbärare i halvledare på en rumslig upplösning för kick. SMM-sammanslutningar den very kickkapacitenskänsligheten av en vektor knyter kontakt analysatorn (en Agilent PNA) med den rumsliga upplösningen för kicken av stråla-avböjning ett atom- styrkamikroskop (en Agilent AFM) [1].

ScanningMikrovågMicroscopy och Halvledare

Spets-ta prov snedhet, När arbetet med halvledare, kapacitensen av denta prov föreningspunkten påverkas av applicerad. Detta är ett välkänt uppförande i halvledare, speciellt i belägga med metall-isolator-halvledare (MIS) föreningspunkter. Många halvledare, lika silikoner eller GaAs, bildar ett isolera oxidlagrar, när de är utsatta till syre eller luftar. Denna så-kallade infödda oxid är vanligt mycket tunn, på beställa av Angstroms, men tjockleken kan ökas av termisk behandling med flera hundra grader [2].

En metallisk SMM-spets som avläser en halvledare, ytbehandlar i omgivande villkorar bildar en MIS-föreningspunkt. När du applicerar en Vt för bias spänning till SMM-spetsen, tilldras tömms laddningsbärare ut i halvledaren eller på ytbehandla. En utrymmeladdningsregion bildas. För en given halvledare varierar tjockleken av utrymmeladdningsregionen med Vt, som påverkar kapacitensen av MIS-föreningspunkten [2]. Bredden av utrymmeladdningsregionen är också en fungera av laddningsbäraretätheten i halvledaren, som i många fall är jämbördig till koncentrationen av impurityoljedoserings- eller acceptoratoms (dvs., dopanttätheten).

Utredning av GaN Tillväxt genom Att Använda ScanningMikrovågMicroscopy

För utredningen av oavsiktligt dopa av GaN användes en overgrowthteknik [3]. Nominellt var undoped materiellt fullvuxet. På stamgästmellanrum introducerades materiell dopant in i den växande GaNen för kort perioder, bilda således tunna lagrar av högt dopade GaN. Ta prov klövs därefter till blottan som ett tvärsnitt av det fullvuxet filmar, och markören varvar. Figurera 1 topografi för shows SMM, kartlägger en kapacitens, kartlägger en dopanttäthet av filmatvärsnittet, och en fodra profilerar över dopanttätheten kartlägger.

Figurera 1. a) till topografi för D) SMM, kartlägger kapacitensen, kartlägger dopanttäthet, och tvärsnittet av dopanttäthet kartlägger längs gräsplanen fodrar i c).

Safirsubstraten lokaliseras på lämnad kantar av datamängden; rånet ytbehandlar skulle är mer ytterligare in mot rätten, men det är inte inom bildläsningen spänner visat. Topografin visar en kliva från substraten till de GaN lagrarna, flera kliver inom GaNen, och några odefinierade föroreningar på rätten kantar. Kapacitensen kartlägger shows någon kontrast på substraten/filmar har kontakt, och en stamgäst mönstrar av ljust, och mörkret fodrar in mot rånet ytbehandlar.

SMM-DopantTäthet Kartlägger

I SMM-dopant kartlägger täthet, undoped såväl som högt dopad materialavkastning som ett lägre signalerar eller mörkare regioner. Mörkerregionerna består av safirsubstraten, de högt dopade markörlagrarna och de undoped GaN lagrarna. Regionerna indikeras in Figurerar 1d. De ljusa särdragen är regioner med en låg (men inte för low) täthet av laddningsbärare som ses i stamgästbanden in mot rånet, ytbehandlar. Mellan lagrarna som dubbades ”undoped”, var ett lagrar av högt dopat materiellt, fullvuxet. Båda material har lite dC/dV att signalera och visas mörkret. Tack vare är visar diffusion av bärare från som dopas in i de undoped lagrarna, en låg täthet av bärare, närvarande på kanta av den undoped regionen och thus att en kick dC/dV signalerar. De straightregular banden indikerar, att filmatillväxten av dessa lagrar var stamgästen och slätar.

i - mellan substraten och slätalagrarna, finner vi en annan region av dopat materiellt. Denna region dopades oavsiktligt under den processaa tillväxten. I denna region finner vi en till tre mörkermusikband som slingrar från från vänster till höger. Musikbanden är högt dopade markörlagrar. De markerar placera av tillväxten ytbehandlar på de tider, då materiell dopant introducerades. I den oavsiktligt dopade regionen visar de dopade lagrarna en stark växling som indikerar att en buse ytbehandlar under tillväxt [3].

Modelleraantagandet, som lutade ned, ytbehandlar är avgörande för tillväxten av oavsiktligt dopat materiellt kan testas med dopanttäthet kartlägger av större regioner. Figurera topografi för 2 shows, och en dopanttäthet kartlägger av ensned boll 64 bildläsning. Dessutom placerar schematiska shows av substraten, tre markörlagrar, den oavsiktligt dopade regionen, och dess gräns, som gulingen fodrar, röd linje, svärtar crosshatched områden och blålinjen, respektive. Tack vare kliver cleavage, och föroreningar, markörlagrarna och den dopade regionen kan inte spåras över det hela tvärsnittet. Därför återstår några mellanrum i fodrar.

Figurera 2. Topografi dopanttäthet kartlägger, och schematiskt av GaN lagrar på safir. Placerar av substraten, markörlagrarna, den oavsiktligt dopade regionen, och dess gräns visas, som gulingen fodrar, röd linje, svärtar crosshatched områden och blålinjen, respektive. Tack vare kliver cleavage, och föroreningar, markörlagrarna och den dopade regionen kan inte spåras över det hela tvärsnittet.

Antagandet, som lutade ned, ytbehandlar är avgörande för tillväxten av oavsiktligt dopat materiellt stöttas av faktumet som detta materiellt är närvarande främst i regionerna, var markörlagrarna fluctuate. Lägen markerat ”A” och ”B” är av detalj intresserar för analysen. Märka ”A” markerar regioner, var benäget, ytbehandlar framhärdat longer än i omge som är materiellt. Här fördjupa det oavsiktligt dopade materiellt mer ytterligare in mot rånet ytbehandlar. Märka ”B” markerar regioner var det oavsiktligt dopade materiellt fördjupa mer ytterligare in mot rånet ytbehandlar, för, men de raka markörlagrarna indikerar att en slätatillväxt ytbehandlar.

Illviljan den raka markören, är det den stilla möjligheten som under tillväxt ytbehandla lutades ned i och ut ur den plana riktningen. Därför förebygger lägen markerat ”B” inte det benäget ytbehandlar modellerar. En specificerad analys av modellera kan finnas i artikeln av R.A. Oliver [3].

Summariskt

Scanningmikrovågmicroscopy, en unik AFM-baserad metod som framkallas av Agilent Teknologier, har använts för att utforska beskärningen av oavsiktligt dopade regioner i galliumnitriden som är fullvuxen på safirsubstraten. Under den processaa tillväxten, introducerades tunna markörlagrar som är kort av ytbehandlakonfigurationen. Tvärsnitt till och med dessa ytbehandlar avslöjer att oavsiktligt dopade regioner växer på initialt arrangerar av den processaa tillväxten, när ytbehandla är grov, och mest delar av ytbehandla vippas på ut ur den plana substraten.

Hänvisar till

1. H.P. Huber, M. Moertelmaier, T.M. Wallis, C.J. Chiang, M. Hochleitner, A. Imtiaz, Y.J. Oh, K. Schilcher, M. Dieudonne, J. Smoliner, P. Hinterdorfer, S.J. Rosner, H. Tanbakuchi, P. Kabos och F. Kienberger, ”Kalibrerade nanoscalekapacitensmätningar genom att använda ett scanningmikrovågmikroskop,” Rev. Sci. Inst. 81 1 (2010).
2. S.M. Sze, Fysik av HalvledareApparater, John Wiley & Sons, New York (1981).
3. R.A. Oliver, ”Applikation av högt silikon-dopade markörlagrar i utredningen av oavsiktligt dopa i GaN på safir,” Ultramicroscopy 111 (2010).

Om Agilent Teknologier

Agilent Teknologier som nanotechnology instrumenterar, l5At dig avbilda, behandla och karakterisera en bred variation av nanoscale som uppförande-var elektrisk som var kemisk som var biologisk som var molekylär och som var atom-. Vår växande samling av nanotechnology instrumenterar, tillbehör, programvara, servar, och förbrukningsmaterialer kan avslöja ledtrådar som du behöver att förstå nanoscalevärlden.

Agilent Teknologier erbjuder att en lång räcka av kick-precision atom- styrkamikroskop (AFM) ska möta dina unika forskningbehov. Högt configurable Agilents instrumenterar låter dig utvidga systemets kapaciteter, som dina behov uppstår. Agilents möjliggör bransch-ledande miljötemperatursystem och fluid bruk överlägsen flytande och mjukt avbilda för material. Applikationer inkluderar materiell vetenskap, electrochemistry, polymern och vetenskaperna om olika organismers beskaffenhetapplikationer.

Författare

Matthias A. Fenner, Agilent Teknologier
Rachel A. Oliver, Avdelning av MaterialVetenskap och Metallurgy, Universitetar av Cambridge, UK

Källa: Agilent Teknologier

För mer information på denna källa behaga besökAgilent Teknologier.

Date Added: May 2, 2012 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 14. June 2013 09:55

Ask A Question

Do you have a question you'd like to ask regarding this article?

Leave your feedback
Submit