ΜΕΛΕΤΗ ΧΑΜΗΛΟ ΙΑΣΤΑΤΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΒΑΣΙΖΟΜΕΝΩΝ ΣΤΟ SiC

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "ΜΕΛΕΤΗ ΧΑΜΗΛΟ ΙΑΣΤΑΤΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΒΑΣΙΖΟΜΕΝΩΝ ΣΤΟ SiC"

Άριστόδημος Αλιβιζάτος
8 χρόνια πριν
Προβολές:

1 ΤΙΤΛΟΣ Ι ΑΚΤΟΡΙΚΗΣ ΙΑΤΡΙΒΗΣ: ΜΕΛΕΤΗ ΧΑΜΗΛΟ ΙΑΣΤΑΤΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΒΑΣΙΖΟΜΕΝΩΝ ΣΤΟ SiC Λαφατζής ηµήτριος Υποψήφιος διδάκτωρ στο Α.Π.Θ. Τµήµα Φυσικής ΤΡΙΜΕΛΗΣ ΕΠΙΤΡΟΠΗ: Καθηγ. ΛΟΓΟΘΕΤΙ ΗΣ ΣΤΕΡΓΙΟΣ (Τµ. Φυσικής, ΑΠΘ) Αν. Καθηγ. ΣΤΕΡΓΙΟΥ ΗΣ ΓΕΩΡΓΙΟΣ (Τµ. Φυσικής, ΑΠΘ) Ερευν.Γ ΜΕΡΓΙΑ ΚΩΝΣΤΑΝΤΙΝΑ (ΙΠΤΑ, ΕΚΕΦΕ «ηµοκριτος») Επιβλέπων: Μεργιά Κωνσταντίνα ΙΝΣΤΙΤΟΥΤΟ ΠΥΡΗΝΙΚΗΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΚΑΙ ΑΚΤΙΝΟΠΡΟΣΤΑΣΙΑΣ

ΛΟΓΟΘΕΤΙ ΗΣ ΣΤΕΡΓΙΟΣ (Τµ. Φυσικής, ΑΠΘ) Αν. Καθηγ. ΣΤΕΡΓΙΟΥ ΗΣ ΓΕΩΡΓΙΟΣ (Τµ. Φυσικής, ΑΠΘ) Ερευν.

2 ΣΤΟΧΟΙ ΕΡΕΥΝΑΣ Eπιστρώσεις βασιζόµενες στο SiC µε στόχο τη δηµιουργία φραγµών οξείδωσης και διάχυσης και µε προβλεπόµενες εφαρµογές στην Αεροναυπηγική Mελέτη των φαινοµένων οξείδωσης και διάχυσης σε χαµηλοδιάστατα συστήµατα Εφαρµογή µεθόδων ανάκλασης νετρονίων και ακτίνων Χ στη µελέτη χαµηλοδιάστατων συστηµάτων

Mελέτη των φαινοµένων οξείδωσης και διάχυσης σε χαµηλοδιάστατα συστήµατα

3 ΜΕΘΟ ΟΛΟΓΙΑ Παρασκευή δειγµάτων SiC σε διάφορα υποστρώµατα µε τη µέθοδο της καθοδικής ιοντοβολής Οξείδωση SiC σε διάφορες θερµοκρασίες και χρόνους Παρασκευή επιστρώσεων που δρουν ως φραγµοί οξείδωσης Χαρακτηρισµός δειγµάτων: Φασµατοσκοπία υπερύθρου (FTIR) Ανακλαστικότητα νετρονίων και ακτίνων Χ Περίθλαση ακτίνων Χ σε µικρές γωνίες πρόσπτωσης

που δρουν ως φραγµοί οξείδωσης Χαρακτηρισµός δειγµάτων: Φασµατοσκοπία υπερύθρου

4 ΠΡΟΟ ΟΣ Βαθµονόµηση του φασµατοµέτρου FTIR Οξειδώσεις δειγµάτων σε διαφορετικές θερµοκρασίες και για διαφορετικά χρονικά διαστήµατα. 0 C Μετρήσεις διαπερατότητας υπερύθρου όλων των δειγµάτων τόσο πριν όσο και µετά την οξείδωσή τους Μετρήσεις των ίδιων δειγµάτων µε ανακλαστικότητα νετρονίων στο Laboratoire Leon Brillouin (LLB), Saclay, Γαλλία (υπό εξέλιξη)

0 C Μετρήσεις διαπερατότητας υπερύθρου όλων των δειγµάτων τόσο πριν όσο και µετά την

5 ΚΑΘΟ ΙΚΗ ΙΟΝΤΟΒΟΛΗ (SPUTTER DEPOSITION) SiC

6 ΒΑΣΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΤΗΣ ΦΑΣΜΑΤΟΣΚΟΠΙΑΣ FTIR I = Ie 0 I 0 Η φασµατοσκοπία υπερύθρου προκύπτει από την απορρόφηση IR ακτινοβολίας από τα δονούµενα µόρια I I 0 : ένταση της ακτινοβολίας που προσπίπτει στο δείγµα Ι: είναι η ένταση της ακτινοβολίας που εξέρχεται από το δείγµα µ: συντελεστής απορρόφησης x: πάχος του δείγµατος

ένταση της ακτινοβολίας που προσπίπτει στο δείγµα Ι: είναι η ένταση της

7 ΒΑΣΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΤΗΣ ΦΑΣΜΑΤΟΣΚΟΠΙΑΣ FTIR Φασµατικό εύρος συχνοτήτων από 4000 έως 200 cm - 1 (αντιστοιχούν σε ενέργειες από ev) Το δείγµα περιγράφεται µε σύστηµα ταλαντωτών µε συχνότητες συντονισµού ν 0,i Η ενέργεια του συστήµατος είναι κβαντισµένη Ε=hν άλµα σε ανώτερη ενεργειακή στάθµη η διερχόµενη ακτινοβολία δεν περιλαµβάνει τα απορροφούµενα φωτόνια Συνθήκες για τη λήψη υπέρυθρου φάσµατος Το υπόστρωµα πρέπει να είναι σχετικά διαφανές στην υπέρυθρη ακτινοβολία Το µόριο πρέπει να είναι ενεργό στην 0.92 SiC υπέρυθρη ακτινοβολία T k (cm) -1

ανώτερη ενεργειακή στάθµη η διερχόµενη ακτινοβολία δεν περιλαµβάνει τα απορροφούµενα φωτόνια Συνθήκες για τη λήψη υπέρυθρου φάσµατος 1.00 0.

8 ΦΑΣΜΑΤΟΜΕΤΡΟ ΥΠΕΡΥΘΡΟΥ (FTIR) ΜΟΝΤΕΛΟ EQUINOX 55S ΤΗΣ BRUKER

9 ΒΑΘΜΟΝΟΜΗΣΗ ΟΡΓΑΝΟΥ FTIR- ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Μέση ένταση / scan Y = A + B * X A= B= ιάφραγµα (mm) Βέλτιστη τιµή διαφράγµατος (aperture): 5 mm Ηχρήση αζώτου δεν βελτιώνει τις µετρήσεις µας στην περιοχή των k που ενδιαφερόµαστε Τα αποτελέσµατα είναι επαναλήψιµα

00 0 2 4 6 8 10 ιάφραγµα (mm) Βέλτιστη τιµή διαφράγµατος (aperture): 5 mm

10 ΜΕΤΡΗΣΕΙΣ IR Το Si δεν οξειδώνεται στους 400, C Πολύ σηµαντικό εύρηµα γιατί οι εναποθέσεις του SiC γίνονται σε υπόστρωµα πυριτίου 3 2 µη οξειδωµένο 400C 700C Si wafer Πάχος δείγµατος Si: (380 ± 20) nm 1 k (cm) -1

γίνονται σε υπόστρωµα πυριτίου 3 2 µη οξειδωµένο 400C

11 ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ IR CO 2 SiC 0.00 k (cm) -1 Χαρακτηριστική κορυφή SiC σε υπόστρωµα Si χωρίς να έχει υποστεί οξείδωση Ονοµαστικό πάχος SiC 128 nm Κορυφή SiC κοντά στα 770 cm -1

12 εµβαδόν (cm 2 ) Ex54 ΜΕΤΡΗΣΕΙΣ IR Ex55,56 y=0.1367x Ex67 Ex64, πάχος (nm) Ex63 Ex54:218nm Ex55:436nm Ex56:436nm Ex63:3270nm Ex64:320nm Ex66:320nm Ex67:1536nm Το εµβαδό της κορυφής του SiC είναι ανάλογο του πάχους του

13 ΟΞΕΙ ΩΣΗ ΣΤΟΥΣ C C/ 16 h µη οξειδϖµενο Όλα τα δείγµατα είναι του ίδιου ονοµαστικού πάχους (128 nm) C/ 4 h µη οξειδϖµενο C/ 1h µη οξειδϖµενο 0.00 k(cm -1 ) Η απορρόφηση του SiΟ 2 παρουσιάζεται στα 1050 cm -1 και φαίνεται να µην µεταβάλλεται µε το χρόνο οξείδωσης Η κορυφή του οξειδωµένου SiC µετατοπίζεται ελαφρώς προς τα δεξιά

06 0.04 0.02 0.00 0.08 0.06 0.04 0.02 400 0 C/ 4 h µη οξειδϖµενο 400 0 C/ 1h µη οξειδϖµενο 0.

14 ΟΞΕΙ ΩΣΗ ΣΤΟΥΣ C µη οξειδϖµενο 700/16h µη οξειδϖµενο 700/4h 0.0 k (cm) -1 µη οξειδϖµενο 700/1h Η απορρόφηση του SiΟ 2 παρουσιάζεται στα 1070 cm -1 και αυξάνεται µε το χρόνο οξείδωσης Η κορυφή του οξειδωµένου SiC λεπταίνει και µετατοπίζεται ελαφρώς προς τα δεξιά (ένδειξη ότι το δείγµα αρχίζει να κρυσταλλώνεται)

µε το χρόνο οξείδωσης Η κορυφή του οξειδωµένου SiC λεπταίνει και µετατοπίζεται ελαφρώς προς τα

15 ΟΞΕΙ ΩΣΗ ΣΤΟΥΣ C C/16h µη οξειδωµενο 900 C/4h µη οξειδωµενο 900 C/1h µη οξειδωµενο 0.0 k (cm) -1 Ηαπορρόφηση του SiΟ 2 παρουσιάζεται στα 1070 cm -1 και αυξάνεται σταθερά µε το χρόνο οξείδωσης Η κορυφή του οξειδωµένου SiC λεπταίνει και µετατοπίζεται προς τα δεξιά Η απορρόφηση του SiC αυξάνει τις 4 πρώτες ώρες (ένδειξη κρυστάλλωσης), Μετά από 16 ώρες παρουσιάζεται µείωση της απορρόφησης του SiC

του οξειδωµένου SiC λεπταίνει και µετατοπίζεται προς τα δεξιά Η απορρόφηση του SiC αυξάνει τις 4 πρώτες ώρες (ένδειξη

16 Structural investigations of SiC layers WP1.2 (Demokritos) x x10-6 SiC x x10-6 SiC+SiO x10-6 substrate x10-6 substrate Reflectivity x air depth (nm) Reflectivity x air depth (nm) 10-4 EX EX Q (A -1 ) Q (A -1 ) Neutron reflectivity data from SiC layer (EX23) on Si wafer Neutron reflectivity data from SiC layer (EX27) on Si wafer The insets present the in-depth neutron density profile

17 ΕΠΟΜΕΝΑ ΒΗΜΑΤΑ Ποσοτική ανάλυση των προαναφερθέντων µετρήσεων Σύγκρισή τους µε τα πειραµατικά αποτελέσµατα που θα προκύψουν από την ανακλαστικότητα νετρονίων Εύρεση κατάλληλου µοντέλου που θα περιγράφει τα παραπάνω αποτελέσµατα

που θα προκύψουν από την ανακλαστικότητα νετρονίων

Σχετικά έγγραφα

ΜΕΛΕΤΗ ΧΑΜΗΛΟΔΙΑΣΤΑΤΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΒΑΣΙΖΟΜΕΝΩΝ ΣΤΟ SiC

ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΦΥΣΙΚΗΣ ΔΙΔΑΚΤΟΡΙΚΗ ΔΙΑΤΡΙΒΗ ΜΕΛΕΤΗ ΧΑΜΗΛΟΔΙΑΣΤΑΤΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΒΑΣΙΖΟΜΕΝΩΝ ΣΤΟ SiC ΛΑΦΑΤΖΗΣ ΔΗΜΗΤΡΗΣ ΑΘΗΝΑ 01 Η διατριβή εκπονήθηκε