n-Si / GaN ince filmlerin karakterizasyonu: azot akış hızının etkisi

Abstract

The GaN thin film was fabricated on n-type Si by a Radio Frequency magnetron sputtering method with applied various nitrogen (N) rates. The XRD confirmed the produced film had in a polycrystalline structure (orientations (110) and (100)). It was seen that different N rates varied structural parameters of fabricated material. The optical analysis showed that various N rates changed thin film optical-band gap energy by reason of reduced N vacancy. The AFM pictures demonstrated almost homogeneous with periodic grain arrangements, Nano-structured surface of GaN thin film. From SEM pictures, we detected agglomerations on the surface of the GaN thin film. Possible causes of them were deeply discussed. Raman results proved the corresponding characteristic E 2 (high) peak of the hexagonal GaN and exhibited that all thin films had tensile stress. Reasons of this stress were discussed. Optical, morphological, structural parameters of thin film can be improved with controlling N rates. Produced thin films can be basic material in device applications such as solar cells, Light Emitting Diode (LED). n-Si / GaN ince filmlerin fiziksel özellikleri: farklı N oranı etkisi Keywords RF saçtırma tekniği, GaN, N oranı, III-nitrür Öz: GaN ince filmi, Radyo Frekansı magnetron saçtırma yöntemi ile n-tipi Si üzerinde farklı N oranları uygulanarak üretildi. XRD analizleri üretilen filmin polikristal yapıda olduğunu (oryantasyon (110) ve (100)) teyit etmiştir. Farklı N oranlarında malzemenin yapısal parametrelerinin değiştiği görülmektedir. Optik analiz, çeşitli N oranlarının Azot boşluğunun azalması nedeniyle ince film optik bant boşluk enerjisini değiştirdiğini göstermektedir. AFM resimleri, GaN ince filminin Nano yapılı bir yüzeye sahip olduğunu ve periyodik tanecik yapısı gösterdiğini neredeyse homojen olan yapıyı göstermiştir. SEM resimlerinden GaN ince filminin yüzeyinde topaklar tespit ettik. Bunların olası nedenleri detaylı tartışıldı. Raman sonuçları, altıgen GaN'nin karşılık gelen karakteristik E 2 (yüksek) optic fonon titreşimini kanıtlamıştır ve tüm ince filmlerin sıkıştırma gerginliğine sahip olduğunu göstermiştir. Filmde oluşan bu stresin nedenleri tartışıldı. GaN ince filmin optik, morfolojik, yapısal parametreleri N oranlarının kontrol edilmesiyle iyileştirilebildiği bulunmuştur. Üretilen ince filmler, güneş pilleri, Işık Yayan Diyot (LED) gibi cihaz uygulamalarında temel malzeme olabilmektedir.