PECVD yöntemiyle büyütülmüş BN filmlerin opto-elektronik özelliklerinin incelenmesi

Abstract

Bor nitrür (BN) bileşikleri farklı kristal simetrilerde bulunabilen malzemelerdir. Grafite çok benzer yapıda olan altıgen (h-BN) katmanlar halinde bulunabilecekleri gibi elmasa çok yakın özellikteki kübik (c-BN) kristal simetrilerde de bulunabilirler. BN yapının en kararlı ve doğal fazı olan h-BN, ince film şeklinde plazma destekli kimyasal buhar biriktirme yöntemiyle (PECVD) geniş alanlara düşük maliyetle opto-elektronik uygulamalar için büyütülebilir. Kısaca h-BN malzemeler opto-elektronik uygulamalar için potansiyele sahiptir. p ve n türü katkılanabildiğinden dolayı, elektronik malzemelerin yapıtaşı olan p-n eklemin üretilmesinde ve dolayısıyla mor-mavi ışık algılayıcı (dedektör) ve yayınlayıcı (LED) aygıt uygulamalarında önü açıktır. Ayrıca dielektrik özelliklerinden ötürü VLSI devrelerde aktif ortamın pasifizasyonu için kullanılabilir. Yüksek yasak enerji aralığına sahip olmasından dolayı uç koşullarda (yüksek sıcaklıklarda) çalışabilecek cihazların yapımında kullanılması olasıdır. Bunlarla birlikte ve belki en önemlisi, dünyadaki bor rezervlerinin en az%65'inin ülkemizde olduğu düşünülürse, bor karbür, bor fiberi ve bor nitrür gibi yeni malzemelerin, yüksek katma değerli teknolojik ürünlerin ortaya çıkarılmasında kullanımının ve inovasyonunun gerekliliği kolayca anlaşılabilir. Ancak son yıllarda yapılan araştırmalar BN filmlerin çok miktarda kusur içerdiğini ortaya koymuştur. Yüksek miktardaki yerelleşmiş elektronik kusurlar, h-BN tabanlı ince filmlerin kolay ve ucuz şekilde üretilebilmesine karşın olası uygulamalar için ciddi sayılabilecek tehditler içerdiğini göstermiştir. Yerelleşmiş kusurlar, nispeten kolay üretilebilen ve yorumlanabilen: metal-yarıiletken (MS), metal-yalıtkan-yarıiletken (MIS) ya da metal-yalıtkan-metal (MIM) yapılarında yüke duyarlı spektroskopik tekniklerle (admitans ve DLTS gibi) incelenebilir. Bu tez çalışmasında farklı üretim parametreleriyle (kullanılan bor ve azot kaynakları, gaz kompozisyonu, kaplama yüzeyini oluşturan altlıklar, plazma yoğunluğu, RF gücü, büyütme sıcaklığı vb.) büyütülmüş BN filmlerin, eldeki optik karakteristik verileri yorumlanarak, oluşturulan MIM ve MIS aygıtların dc iletkenlik analizi ve admitans spektroskopisi yoluyla elektriksel özellikleri incelenmiştir.