Development of new characterization techniques for III-V nanowire devices

University dissertation from Lund University, Faculty of Science, Department of Physics, Division of Synchrotron Radiation Research

Abstract: Den här avhandlingen presenterar nya metoder och tekniker som utvecklats för att undersöka nanotrådars (NT) och NT-enheters egenskaper, och de resultat som erhållits med dessa. Växt och karakterisering av NT har blivit en stor forskningsområde då NT har visat sig förbättra egenskaperna hos många tillämpningar inom halvledarteknologin, såsom transistorer, solceller och lysdioder. Strukturell sammansättning, optiska- och elektriska egenskaper hos NT och NT-enheter påverkas av effekter ner på atomär nivå. På grund av det stora ytan/volym-förhållandet hos NT spelar ytan och dess egenskaper, hos NT, en avgörande roll när det gäller att bestämma egenskaperna hos NT. Detta gör karakterisering av dessa strukturer, på atomär nivå, en nyckelfaktor för att förstå de bakomliggande mekanismerna, och för att utvecklingen av bättre strukturer. I den här avhandlingen är sammansättningen hos III-V halvledarmaterial och de elektroniska egenskaperna hos III-V NT undersökta med hjälp av svepspetsmikroskopi (SSM) och fotoelektronspektroskopi (FES).En ny metod för att studera kontaktade NT på isolerande substrat med SSM beskrivs, och resultaten från undersökningar av InAs-GaSb Esaki-diod-NT presenteras. Möjligheten att studera sidofasetter av NT med SSM samtidigt som en potential ligger över NT gör det möjligt att korrelera diodens prestanda med NTs egenskaper.Konduktiviteten hos stående NT mäts också med SSM med en ny metod som kallas toppkontakt läge. Metoden används för att utvärdera den Schottky-barriär Au-GaAs-gränssnittet i GaAs-NT och ledningsförmågan hos InP- och InAs-NT. Metoden gör det möjligt att mäta den elektriska ledningsförmågan hos NT utan ytterligare processering, vilket gör det till en mer tillförlitlig metod pga de bra ohmska elektriska kontakterna till NT. Toppkontakt läge möjliggör också, till skillnad från konventionella metoder, välkontrollerad ytbehandling av sidofasetter hos NT vilket kan används för att visa hur ytoxider påverka NTs konduktans.FES och mer genomträngande hårdröntgenfotoelektronspektroskopi (HÅRFES) används för att utvärdera homogeniteten och tillväxten av HfO2-filmer på InAs. Även mekanismerna bakom den självrengörande effekten av den naturliga InAs-oxiden undersöks. Information är särskilt viktigt för det fortsatta arbetet med halvledartransistorer där HfO2 är en av de bästa kandidaterna som styreoxid. Gränssnittet mellan oxid och halvledare är avgörande för enhetens prestanda.

  CLICK HERE TO DOWNLOAD THE WHOLE DISSERTATION. (in PDF format)