Name: analysis of contact interfaces for single gan nanowire devices
Uploaded: 2013-11-15T17:00:00
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Os autores gostariam de agradecer as pessoas na Divisão do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia em Boulder, CO para a sua assistência Quantum Electronics and Photonics.

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 <ol><li> Clivar um pequeno (&lt;5 mm x 5 mm), peça de NWS como cultivadas sobre o substrato. </li><li> Encher um pequeno frasco com tampa, com cerca de 1 ml d...

<ol>
	<li>Lu, W., Lieber, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Semiconductor+nanowires.">Semiconductor nanowires.</a> J. Phys. D: Appl. Phys. 39, R387-R406 (2006).</li><li>Mater Res, A. n. n. u. R. e. v. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> 34, 83-122 (2004).</li><li>Pettersen, S. V., Grande, A. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Formation+and+electronic+properties+of+oxygen+annealed+Au/Ni+and+Pt/Ni+contacts+to+p-type.">Formation and electronic properties of oxygen annealed Au/Ni and Pt/Ni contacts to p-type.</a> 22, 186-193 (2007).</li><li>Chen, L. C., Ho, J. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Effect+of+Heat+Treatment+on+Ni/Au+Ohmic+Contacts+to+p-Type.">The Effect of Heat Treatment on Ni/Au Ohmic Contacts to p-Type.</a> 176, 773-777 (1999).</li><li>Liday, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Investigation+of+NiOx-based+contacts+on+p-GaN.">Investigation of NiOx-based contacts on p-GaN.</a> J. Mater. Sci. Mater. Electron. 19, 855-862 (2008).</li><li>Narayan, J., Wang, H., Oh, T. H., Choi, H. K., Fan, J. C. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Formation+of+epitaxial+Au/Ni/Au+ohmic+contacts+to+p-GaN.">Formation of epitaxial Au/Ni/Au ohmic contacts to p-GaN.</a> Appl. Phys. Lett. 81 (21), 3978-3980 (2002).</li><li>Ho, J. K., Jong, C. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Low-resistance+ohmic+contacts+to+p-type+GaN+achieved+by+the+oxidation+of+Ni/Au+films.">Low-resistance ohmic contacts to p-type GaN achieved by the oxidation of Ni/Au films.</a> J. Appl. Phys. Lett. 86 (8), 4491-4497 (1999).</li><li>Herrero, A. M., Blanchard, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microstructure+evolution+and+development+of+annealed+Ni/Au+contacts+to+GaN+nanowires.">Microstructure evolution and development of annealed Ni/Au contacts to GaN nanowires.</a> Nanotechnology. 23 (36), 5203.1-5203.10 (2012).</li><li>Bertness, K. A., Roshko, A., Sanford, N. A., Barker, J. M., Davydov, A. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spontaneously+grown+GaN+and+AlGaN+nanowires.">Spontaneously grown GaN and AlGaN nanowires.</a> J. Crystal Growth. 287, 522-527 (2006).</li><li>Herrero, A. M., Bertness, K. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optimization+of+Dispersion+and+Surface+Pretreatment+for+Single+GaN+Nanowire+Devices.">Optimization of Dispersion and Surface Pretreatment for Single GaN Nanowire Devices.</a> J. Vac. Sci. Tech. B. 30 (6), 2201.1-2201.5 (2012).</li></ol>

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...

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.

<table border="1">
	<tbody>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>REAGENTS and MATERIALS</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lift-off resist</td>
			<td>MicroChem</td>
			<td>LOR 5A</td>
			<td>Varies according to application</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Photoresist</td>
			<td>Shipley</td>
			<td>1813</td>
			<td>Varies according to application</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Developer</td>
			<td>Rohm and Haas Electronic Materials</td>
			<td>MF CD-26</td>
			<td>Varies according to application</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Photoresist stripper</td>
			<td>MicroChem</td>
			<td>Nano Remover PG</td>
			<td>Varies according to application</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ni source</td>
			<td>International Advanced Materials</td>
			<td>99.999% purity</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Au source</td>
			<td>International Advanced Materials</td>
			<td>99.999% purity</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SiO2/Si wafers</td>
			<td>Silicon Valley Microelectronics</td>
			<td>3-inch &#60;100&#62; N/As 0.001-0.005 Ohm-cm, 200 nm thermal oxide</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Carbon tape</td>
			<td>SPI Supplies</td>
			<td>5072, 8 mm wide</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Solvents are standard semiconductor or research grade. Vendor is not important for the experimental outcome.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Reactive ion etch gases and thermal annealing gases are high purity grade. Vendor is not important for the experimental outcome.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>EQUIPMENT</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ultrasonic cleaner</td>
			<td>Cole-Palmer</td>
			<td>EW-08849-00</td>
			<td>Low power</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Micropipette</td>
			<td>Rainin</td>
			<td>PR-200</td>
			<td>Metered, disposal tips</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Reactive ion etcher</td>
			<td>SemiGroup</td>
			<td>RIE 1000 TP</td>
			<td>Other vendors also used with different process parameters</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mask aligner</td>
			<td>Karl Suss</td>
			<td>MJB3</td>
			<td>Other vendors also used with different process parameters</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>UV ozone cleaner</td>
			<td>Jelight</td>
			<td>Model 42</td>
			<td>Other vendors also used with different process parameters</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>E-beam evaporator</td>
			<td>CVC</td>
			<td>SC-6000</td>
			<td>Other vendors also used with different process parameters</td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>* 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.</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

analysis of contact interfaces for single gan nanowire devices

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.

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...

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Analysis of Contact Interfaces for Single GaN Nanowire Devices

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.

Análise de Contato Interfaces para únicos dispositivos de nanofios de GaN

Single GaN nanowire (NW) devices fabricated on SiO2 can exhibit  a strong degradation after annealing due to the  occurrence of void formation at the ...

Research

JoVE Journal

Engineering

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