Alumiinigalliumnitridin valmistus MOVPE-menetelmällä

Tämä diplomityö käsittelee alumiinigalliumnitridin epitaktista valmistusta galliumnitridikerroksen päälle. Työ tehtiin Teknillisen korkeakoulun Optoelektroniikan laboratoriossa. AlGaN-kerrokset valmistettiin MOVPE-laitteistolla ja niiden ominaisuuksien tutkimiseen käytettiin MOVPE-laitteiston valmistuksenaikaista refiektometriä, röntgendiffraktometriä, atomivoimamikroskooppia ja fotoluminesenssimittalaitteistoa. Kiteiden alumiinipitoisuuden todettiin olevan TMAl- ja TMGa -lähdeaineiden molaarista virtaussuhdetta alhaisempi. Kiteen alumiinipitoisuuden arviointia ei voitu suorittaa ainoastaan molaaristen kaasuvirtausten suhteiden perusteella, koska muut valmistusparametrit vaikuttavat alumiinin osuuteen merkittävästi. Lähdeaineiden V/III-suhteen suurentaminen johti kalvon alumiinipitoisuuden nousuun. AlGaN-kerrosten kasvun todettiin olevan reaktiivisten ryhmän III aineiden määrän rajoittamaa V/III-suhdevälillä 1250 - 2750. Korkeilla alumiiniosuuksilla kerroksissa havaittiin selviä halkeamia. Halkeamia lukuun ottamatta V/III-suhteella ei todettu olevan vaikutusta kalvon pinnan morfologiaan. Valmistuslämpötilan nostamisen todettiin hidastavan kalvojen kasvunopeutta lämpötilavälillä 940 - 1300 °C. Kerroksen alumiinipitoisuus nousi valmistuslämpötilan noustessa. Tasaisin pinnan morfologia saavutettiin l240°C:n lämpötilassa. 590 - 630 °C:n lämpötilassa AlGaN-kalvot kasvoivat saarekekasvuna. Alumiinipitoisuuden noustessa kerrosten kidelaatu heikkeni merkittävästi