Análise de Contato Interfaces para únicos dispositivos de nanofios de GaN

Summary

A técnica foi desenvolvida, que remove Ni / Au filmes contato de metal do seu substrato para permitir a análise e caracterização do contato / substrato e interfaces de contato / NW de dispositivos de GaN nanofios individuais.

Abstract

Nanofios de GaN único (NW) dispositivos fabricados em SiO ₂ pode apresentar uma forte degradação após recozimento, devido à ocorrência de formação de vazios no contacto / SiO ₂ de interface. Esta formação de vazios podem causar fissuras e delaminação da película de metal, o que pode aumentar a resistência ou levar a uma falha completa do dispositivo NW. A fim de abordar questões relacionadas com a formação de vácuo, uma técnica foi desenvolvida, que remove Ni / Au filmes contato de metal a partir de substratos para permitir a análise e caracterização do contato / substrato e interfaces de contato / NW de simples dispositivos de GaN NW. Este procedimento determina o grau de adesão das películas de contacto com o substrato e NWs e permite a caracterização da morfologia e da composição da interface de contacto com o substrato e nanofios. Esta técnica também é útil para avaliar a quantidade de contaminação residual que permanece a partir da suspensão NW umnd de processos fotolitográficos na superfície do NW-SiO ₂ antes da deposição dos metais. As etapas detalhadas deste procedimento são apresentados para a remoção de recozido Ni / Au contactos para Mg-dopado GaN NWs sobre um substrato de SiO _2.

Introduction

Dispositivos standard-NW são feitas por dispersão de uma suspensão NW sobre um substrato isolante, formando almofadas de contacto sobre o substrato por meio de fotolitografia convencional e deposição de metal, o que resulta em dispositivos de dois terminais formadas aleatoriamente. Uma espessura de filme de _SiO2 numa bolacha de Si é tipicamente utilizado como um substrato isolante ^1,2. Para metais depositados sobre uma superfície de _SiO2, um problema comum, resultante do tratamento térmico é a ocorrência de formação de vazios no / SiO ₂ de ligação de metal. Em adição à fissuração e deslaminação da película de metal, isto a formação de vazios pode afectar negativamente o desempenho do dispositivo a partir de um aumento na resistência causada por uma redução da área de contacto. Ni / Au contatos oxidados em N ₂ / O ₂ atmosferas são o esquema de contato predominante aplicado a p-GaN ^3-7. Durante o tratamento térmico de uma N ₂ / O _2, o Ni se difunde para a superfície para formar NiO e Au difunde-se para osuperfície do substrato.

Neste trabalho, a formação de vácuo excessivo nas _duas interfaces de contato / NW e contato / SiO foi mostrado para ocorrer durante o tratamento térmico de Ni / Au contatos para NWs em SiO ₂ ^8. A morfologia da superfície do recozido Ni / Au película, no entanto, não indica a existência de espaços vazios, ou o grau para o qual ocorreu a formação de vazios. Para resolver este problema, foi desenvolvida uma técnica para a remoção de Ni / Au contatos e GaN NWs de SiO ₂ / substratos de Si, a fim de analisar a interface do contato com o substrato e pela NWS. Esta técnica pode ser utilizada para a remoção de qualquer estrutura de contacto que tem uma fraca adesão ao substrato. Os Ni / Au filmes de GaN NWs embutidos nelas são removidos do substrato _SiO2 com fita de carbono. A fita de carbono é aderido a um pino padrão de montagem para a caracterização de uso de microscopia eletrônica de varredura (SEM), juntamente com várias outras ferramentas. O procedimento detalhado para a FABrication de simples dispositivos e análise de sua interface morfologia contato GaN NW são descritos.

Protocol

O GaN NWs utilizado nestas experiências foram cultivadas por epitaxia livre de catalisador feixe molecular (MBE) sobre Si (111) substratos 9. O procedimento geral para a preparação da suspensão NW a partir do substrato com o NWs como adulto é ilustrada na Figura 1. 1. Preparação Nanowire Suspensão Clivar um pequeno (<5 mm x 5 mm), peça de NWS como cultivadas sobre o substrato. Encher um pequeno frasco com tampa, com cerca de 1 ml d…

Representative Results

Um exemplo de análise em MEV em recozidos Ni / Au películas removidas do substrato de SiO 2, utilizando fita adesiva de carbono é mostrado na Figura 4. A superfície de um Ni / Au contacto antes da remoção é mostrada na Figura 4A. O lado de baixo da mesma área do que em particular Ni / Au película depois de remoção é mostrada na Figura 4B. A comparação da superfície e a morfologia de baixo pode ajudar a determinar se existe uma relação entre o…

Discussion

A técnica apresentada permite a análise do contato / substrato e contato / NW microestrutura de dispositivos NW individuais. As principais vantagens desta técnica são seu baixo custo e simplicidade. Ela permite a análise qualitativa e quantitativa da interface de contacto em larga escala com o substrato, bem como numa escala submicrométricas com NWs individuais. O uso de fita de carbono para a remoção de cinema e SEM pinos tocos para montagem amostra tornar possível a análise utilizando técnicas de caracteriz…

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.