Analyse av kontaktlinser grensesnitt for Single Gan nanowire Devices

Summary

En teknikk ble utviklet som fjerner Ni / Au metallkontakt filmer fra deres substrat for å tillate undersøkelse og karakterisering av kontakt / substrat og kontakt / NW grensesnitt av enkelt Gan nanowire enheter.

Abstract

Enkelt Gan nanowire (NW)-enheter fabrikkert på _SiO2 kan oppvise en sterk nedbrytning etter annealing på grunn av forekomsten av void dannelse ved kontakt / SiO _{2-grensesnitt.} Dette tomrommet dannelse kan forårsake sprekkdannelse og delaminering av metall-film, som kan øke motstanden, eller føre til en fullstendig svikt av NW-enheten. For å løse problemene forbundet med void dannelse, ble en teknikk utviklet som fjerner Ni / Au metallkontakt filmer fra substratene for å tillate undersøkelse og karakterisering av kontakt / substrat og kontakt / NW grensesnitt av enkelt Gan NW-enheter. Denne fremgangsmåten bestemmer graden av adhesjon av kontaktfilmer til substratet og NWS og gjør det mulig for karakterisering av morfologi og sammensetning av kontaktflate med underlaget og nanotråder. Denne teknikken er også nyttige for å vurdere mengden av gjenværende forurensninger som er igjen fra NW en suspensjonnd fra fotolitografiske prosesser på NW-SiO ₂ overflaten før metall deponering. Detaljert fremgangsmåte i denne prosedyren presenteres for fjerning av glødet Ni / Au kontakter til Mg-dopet Gan NWS på en SiO ₂ substrat.

Introduction

Single-NW-enheter er laget ved å dispergere en NW suspensjon på et isolerende substrat, og dannelse av kontaktputer på substratet via konvensjonell fotolitografi og metallavsetning, noe som fører til tilfeldig dannede to-terminale enheter. En tykk SiO ₂ film på en Si wafer brukes vanligvis som et isolerende underlag ^1,2. For metaller avsatt på en _SiO2 overflate, er et vanlig problem som følge av varmebehandling forekomsten av tomrom-dannelse ved metall / SiO _{2-grensesnitt.} I tillegg til sprekkdannelse og delaminering av metallsjikt, kan dette tomrommet dannelse negativt påvirke enhetens ytelse av en økning i motstand forårsaket av en reduksjon av kontaktflaten. Ni / Au kontakter oksidert i N ₂ / O ₂ atmosfærer er den dominerende kontaktordningen brukes på p-Gan ^3-7. Under varmebehandling i en _N2 / O _2, diffunderer Ni opp til overflaten for å danne NiO og Au diffunderer ned til detunderlaget overflaten.

I dette arbeidet ble overdreven ugyldig formasjon på kontakt / NW og kontakt / SiO ₂ grensesnitt vist seg å oppstå under avspenning av Ni / Au kontakter til NWS på SiO ₂ ^8. Overflaten morfologi av glødet Ni / Au film, men indikerer ikke at det foreligger tomrom, eller i hvilken grad void dannelse har funnet sted. For å løse dette problemet, har vi utviklet en teknikk for fjerning av Ni / Au kontakter og Gan NWS fra SiO ₂ / Si substrater for å analysere grensesnittet av kontakten med underlaget og NWS. Denne teknikken kan brukes til å fjerne en hvilken som helst kontakt struktur som har dårlig adhesjon til substratet. De Ni / Au filmer med Gan NWS innebygd i dem blir fjernet fra SiO ₂ underlaget med karbon tape. Karbon båndet er festet til en pinne standard montering for karakterisering ved bruk av scanning elektronmikroskopi (SEM) sammen med flere andre verktøy. Den nærmere fremgangsmåten for fabfabrikasjonstjenester av enkelt Gan NW enheter og analyse av deres kontaktflate morfologi er beskrevet.

Protocol

Gan NWS benyttet i disse forsøkene ble dyrket av katalysator-fri molekylær stråle epitaxy (MBE) på Si (111) substrater ni. Den generelle fremgangsmåte for fremstilling av NW suspensjon fra substratet med så dyrket NWS er illustrert i figur 1.. En. Nanowire Suspension Forberedelse Spalter en liten (<5 mm x 5 mm) stykke av de så-som dyrkes NWS på substratet. Fyll en liten avkortet hetteglass med ca 1 ml isopropanol (IPA). Pl…

Representative Results

Et eksempel på en SEM-analyse på annealed Ni / Au filmene fjernet fra SiO2 substratet ved hjelp av karbon båndet er vist i figur 4.. Overflaten på en Ni / Au kontakt før fjerning er vist i figur 4A. Undersiden av det samme område av den aktuelle Ni / Au film etter fjerning er vist i figur 4B. Sammenligning av overflaten og undersiden morfologi kan bidra til å bestemme om det er en sammenheng mellom de to. For eksempel, når de to bildene sammenliknes, …

Discussion

Teknikken gjør det mulig å frem analyse av kontakt / substrat og kontakt / NW mikrostrukturen av enkelt NW-enheter. De viktigste fordelene med denne teknikken er dens lave kostnader og enkelhet. Det gir mulighet for kvalitativ og kvantitativ analyse av kontaktgrensesnittet i stor skala med substratet så vel som på en submicrometer skala med individuelle NWS. Bruken av karbonbånd for filmfjerning og SEM pinne stubber for prøve montering gjør det mulig for analyse ved hjelp av karakteriseringsteknikker som krever r…

Materials

			REAGENTS and MATERIALS
Lift-off resist	MicroChem	LOR 5A	Varies according to application
Photoresist	Shipley	1813	Varies according to application
Developer	Rohm and Haas Electronic Materials	MF CD-26	Varies according to application
Photoresist stripper	MicroChem	Nano Remover PG	Varies according to application
Ni source	International Advanced Materials	99.999% purity
Au source	International Advanced Materials	99.999% purity
SiO2/Si wafers	Silicon Valley Microelectronics	3-inch <100> N/As 0.001-0.005 Ohm-cm, 200 nm thermal oxide
Carbon tape	SPI Supplies	5072, 8 mm wide
			Solvents are standard semiconductor or research grade. Vendor is not important for the experimental outcome.
			Reactive ion etch gases and thermal annealing gases are high purity grade. Vendor is not important for the experimental outcome.
			EQUIPMENT
Ultrasonic cleaner	Cole-Palmer	EW-08849-00	Low power
Micropipette	Rainin	PR-200	Metered, disposal tips
Reactive ion etcher	SemiGroup	RIE 1000 TP	Other vendors also used with different process parameters
Mask aligner	Karl Suss	MJB3	Other vendors also used with different process parameters
UV ozone cleaner	Jelight	Model 42	Other vendors also used with different process parameters
E-beam evaporator	CVC	SC-6000	Other vendors also used with different process parameters
			* Manufacturers and product names are given solely for completeness. These specific citations neither constitute an endorsement of the product by NIST nor imply that similar products from other companies would be less suitable.