Bachelor's Thesis

Optimization of the radiofrequency atomic source for deposition of GaN

Final Thesis 5.55 MB

Author of thesis: Ing. Michal Kern

Acad. year: 2012/2013

Supervisor: doc. Ing. Jindřich Mach, Ph.D.

Reviewer: Ing. Pavel Wertheimer, Ph.D.

Abstract:

This thesis is focused on construction and optimization of radiofrequency atomic dissociation
source of atomic nitrogen for depostion of GaN. The theoretical part deals
with atomic sources, growth of ultrathin layers and the issue of radiofrequency circuits,
with emphasis on their design using Smith chart. Methods for synthesis of GaN ultrathin
layers and deposition are also discussed. In the experimental part, design and realization
of various con gurations of the impedance matching network is described. Using the
impedance matching network a nitrogen plasma discharge was successfuly created and
its spectrum was analysed. Afterwards, design and realization of a stepper motor control
for the impedance matching network is described.

Keywords:

GaN, nanocolumns, Smith chart, impedance, atomic source, nitrogen, atomic nitrogen,
MBE, plasma

Date of defence

19.06.2013

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaBznamka

Grading

B

Language of thesis

Czech

Faculty

Fakulta strojního inženýrství

Department

Institute of Physical Engineering

Study programme

Applied Sciences in Engineering (B3901-3)

Field of study

Physical Engineering and Nanotechnology (B-FIN)

Composition of Committee

prof. RNDr. Tomáš Šikola, CSc. (předseda)
prof. RNDr. Miroslav Liška, DrSc. (místopředseda)
prof. RNDr. Bohumila Lencová, CSc. (člen)
prof. RNDr. Jiří Komrska, CSc. (člen)
prof. RNDr. Petr Dub, CSc. (člen)
prof. RNDr. Radim Chmelík, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Jiří Spousta, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Ivan Křupka, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Pavel Zemánek, Ph.D. (člen)
RNDr. Antonín Fejfar, CSc. (člen)

Supervisor’s report
doc. Ing. Jindřich Mach, Ph.D.

Student v rámci bakalářské práce se aktivně podílel na optimalizaci přizpůsobovací jednotky impedance mezi VF generátorem a disociační plazmatickou komorou. V rámci bakalářské práce byly navrženy dva typy uspořádání přizpůsobovacích jednotek. Byla realizována měření optických spekter zapáleného plazmatu. Dále byla započata práce na automatickém řízení výboje užitím krokových motorků a řídící jednotky Arduino.  Práce studenta byla intenzivní a snaživá. Proto lze konstatovat, že student splnil všechny úkoly zadání a projevoval nadměrný zájem o danou problematiku.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání B
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod B
Vlastní přínos a originalita B
Schopnost interpretovat dosažené vysledky a vyvozovat z nich závěry A
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis A
Práce s literaturou včetně citací A
Samostatnost studenta při zpracování tématu B

Grade proposed by supervisor: B

Reviewer’s report
Ing. Pavel Wertheimer, Ph.D.

Ve své bakalářské práci se pan Kern zabývá optimalizací elektroniky vysokofrekvenčního atomárního disociačního zdroje dusíku. Práce je členěna na rešeršní/teoretickou a praktickou část, do teoretické části však zasahuje praktické použití Smithova diagramu (v kapitole 3.3).
Rešerše je věcná a podává ucelený přehled o možnostech výroby ultratenkých vrstev a nanodrátů se zaměřením na GaN.
V praktické části práce autor prokazuje zvládnutí problematiky návrhu jednoduchých vysokofrekvenčních obvodů a schopnost jejich realizace. Kladně hodnotím také realizaci jednoduchého ovládání ladících kondenzátorů pomocí krokových motorů.
Chybí však dobře naměřené spektrum plazmatického výboje získaného s druhou vyrovnávací jednotkou, z čehož vyplývá nemožnost porovnání výsledků dosažených s jednotkou první. Autorovi se nepodařilo splnit poslední bod zadání (nanášení GaN ultratenkých vrstev) z důvodu zdržení dodávky vakuových kondenzátorů.
Graficky je práce zvládnutá velice dobře, oceňuji také přehlednost a výmluvnost schémat a fotografií. Po formální stránce je největší chybou občasné používání desetinné tečky místo čárky. Celkový dojem kazí občasné překlepy, použití chybných výrazů či přebývající slova.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání C
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosaž. vysledky a vyvozovat z nich závěry A
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti B
Grafická, stylistická úprava a pravopis A
Práce s literaturou včetně citací A
Topics for thesis defence:
  1. Proč byla vyvíjena vyrovnávací jednotka na kapacitní buzení plazmy, když používáte buzení indukční?
  2. Jak probíhalo měření odraženého výkonu?

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová