Geri Dön

Growth, characterization and fabrication of AlGaN/GaN high electron mobility transistors on silicon carbide substrates

Yüksek elektron mobiliteli transistörlerin silisyum karbür alttaşlar üzerine büyütülmesi, karakterizasyonu ve fabrikasyonu

PDF İndir

  1. Tez No: 355331
  2. Yazar: AYÇA EMEN
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. HÜSNÜ EMRAH ÜNALAN, PROF. DR. RAŞİT TURAN
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Epitaksiyel büyütme, mikrofabrikasyon, MOCVD, HEMT, AlGaN/GaN HEMT, Kristal büyütme, Kristal büyütme yöntemleri, Metal-yarı iletken sistemler, Tabakalı yarı iletkenler, Crystal growth, Crystal growth methods, Metal-semiconductor systems, Layered semiconductors
  7. Yıl: 2014
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.

Özet

Geniş bant aralığına sahip yarı iletken teknolojisi geçtiğimiz yıllarda mikroelektrik uygulamalar için oldukça ilgi çekmiştir. Üstün materyal özellikleri sayesinde alüminyum galyum nitrür (AlGaN) ve galyum nitrür (GaN) heteroeklemler yüksek güç ve yüksek frekans aygıt üretimi için en çok umut vaat eden adaylardır. Silikon karbür (SiC), silikon ve safire kıyasla yüksek ısıl iletkenliğine ve GaN ile düşük örgü uyumsuzluğuna sahip olması nedeni ile GaN büyütmeleri için en uygun alttaştır. Bu tezde AlGaN/GaN heteroeklem yapılarının metal organik buhar fazı epitaksi yöntemi ile büyütülmesi ve yüksek elektron mobiliteli tansistör aygıtları olarak fabrikasyonu üzerine çalışılmıştır. Tezin ilk bölümünde SiC alttaş üzerine yüksek dirençli GaN büyütmesi optimize edilmiştir. Elektriksel ölçümler sonucunda 1011 Ω/sq kadar yüksek GaN tabaka direnci elde edilmiştir. İkinci olarak, optimize edilen GaN tampon tabakası üzerine, alüminyum oranı %17 den 31'e değişen AlGaN/GaN heteroeklem yapıları büyütülmüştür. Yapısal ve elektriksel karakterizasyonlar gerçekleştirilmiştir. X-ışını difraktometresi taramaları; heteroeklemlerin GaN ve AlGaN için sırasıyla ~300 ve ~350 ark-saniye yarı maksimumdaki tam genişlik değerleri ile iyi bir kristal kalitesine sahip olduğunu doğrulamıştır. Ek olarak, 2 boyutlu elektron gazı (2BEG) mobilite değerleri 1150-1643 cm2/V.s arasında, tabaka taşıyıcı konsantrasyon değerleri 1013 cm-2 mertebesinde ve tabaka direnç değerleri 273-464 Ω/sq arasında elde edilmiştir. Son olarak, AlGaN /GaN yapıları HEMT aygıtlar olarak fabrike edilmiş ve doğru akım çıkış ve transfer karakteristikleri incelenmiştir. %31 alüminyum oranına sahip AlGaN /GaN aygıtından 1210 mA/mm maksimum akaç akım yoğunluğu, 288 mS/mm geçiş iletkenliği ve 14 V kırılma voltajı elde edilmiştir.

Özet (Çeviri)

Wide bandgap semiconductor technology for electronics have received great attention over the last several years. Heterostructures composed of aluminium gallium nitride (AlGaN) and gallium nitride (GaN) are promising candidates for the fabrication of high power and high frequency devices due to their superior material properties. Silicon carbide (SiC) is the most suitable substrate for GaN growth because of its high thermal conductivity and lower lattice mismatch with GaN compared to silicon and sapphire. This thesis investigates the epitaxial growth of AlGaN/GaN heterostructures using metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) on 6H-SiC substrates and further application of these heterostructures as high electron mobility transistor (HEMT) devices. In the first part of the thesis, the growth of highly resistive GaN on SiC was optimized. Resistivity values as high as 1011 Ω/sq was obtained from electrical measurements. Secondly, on the optimized GaN buffer, AlGaN/GaN heterostructures with different aluminium contents from 17 to 31% were grown. Structural and electrical characterizations have been done. Heterostructures revealed full width half maximum (FWHM) values of ~300 and ~350 arcsec for GaN and AlGaN, respectively, indicating a good crystal quality. Furthermore, the two dimensional electron gas (2DEG) mobilities between 1150-1643 cm2/V.s, sheet concentrations on the order of 1013 cm-2 and sheet resistance values between 273 and 464 Ω/sq were obtained. Finally, HEMT devices were fabricated from AlGaN/GaN heterostructures and DC output and transfer characteristics were measured. The AlGaN/GaN HEMT device with an aluminium content of 31% exhibited maximum drain current density of 1210 mA/mm, while a peak transconductance of 288 mS/mm and breakdown voltage of 14 V was achieved. Keyywords: Epitaxial growth, microfabrication, MOCVD, HEMT, AlGaN/GaN HEMT

Benzer Tezler

  1. Tez No

    382348

    Nano-scale chemically modified thin film characterization for chemical mechanical planarization applications

    Nano-boyutta kimyasal modifiye edilmiş ince filmlerin kimyasal-mekanik düzleştirme uygulamaları için karakterizasyonu

    AYŞE KARAGÖZ

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2015

    Mühendislik BilimleriÖzyeğin Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. GÜL BAHAR BAŞIM DOĞAN

  2. Tez No

    46397

    Amorf silisyumda staebler wronski etkisinin fotoiletkenlik parametresi üzerindeki rolü

    The Role of staebler-wronski effect on the prameter of photocondictivity in amorphus silicon

    SEVİLAY UĞUR

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    1995

    Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    DOÇ.DR. FATMA TEPEHAN

  3. Tez No

    472888

    Atomic layer deposition of III-nitrides and metal oxides; their application in area selective ALD

    III-nitratların ve metal oksitlerin atomik katman kaplamısı; bunların alan seçici ALD`deki uygulamaları

    ALI HAIDER

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2017

    Bilim ve Teknolojiİhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi

    Malzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)

    Assist. Prof. AYKUTLU DANA

    DR. NECMİ BIYIKLI

  4. Tez No

    93295

    Fabrication and characterization of GaInP/InGuAs/GuAs modulation doped field effect transistors

    GaInP/InGuits/GuAs modüle katkılı alan etkili transistörlerin fabrikasyonu ve karakterizasyonu

    TOLGA YALÇIN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2000

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. CENGİZ BEŞİKÇİ

  5. Tez No

    180641

    The growth, fabrication and characterisation of high performance AlxGa1-xN metal-semiconducto-metal photodiodes

    Yüksek performanslı AlxGa1-xN metal-yarıiletken-metal fotodiyotların büyütülmesi, üretilmesi ve karakterizasyonu

    SERKAN BÜTÜN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2006

    Fizik ve Fizik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi

    Fizik Ana Bilim Dalı

    PROF.DR. EKMEL ÖZBAY

Geri Dön