bakalářská práce

Selektivní růst GaN na SiN

Text práce 9.03 MB

Autor práce: Ing. Jan Hulva

Ak. rok: 2011/2012

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

Oponent: prof. Ing. Miroslav Kolíbal, Ph.D.

Abstrakt:

Tato bakalářská práce se zabývá selektivním růstem gallia a gallium nitridu na substrátech nitridu křemíku. Depozicí nízkoenergiových dusíkových iontů je na křemíkovém substrátu vytvořena vrstva nitridu křemíku (SiN). Na této vrstvě jsou litografickou metodou lokální anodické oxidace (LAO) připraveny oxidové struktury. Tyto substráty mohou být dále modifikovány odleptáním oxidových struktur kyselinou fluorovodíkovou. Modifikované substráty jsou použity pro depozici gallia nebo gallium nitridu v podmínkách ultravysokého vakua. Poté je studováno uspořádávání deponovaného materiálu v oblastech povrchů modifikovaných LAO. Chemické složení vrstev je studováno pomocí rentgenové fotoelektronové spektroskopie (XPS) a úhlově závislé XPS (AR-XPS), morfologie povrchů je měřena pomocí mikroskopu atomárních sil (AFM).

Klíčová slova:

gallium nitrid, gallium, selektivní růst, lokální anodická oxidace, nitridace Si, nitrid křemíku, GaN, LAO, SiN, XPS

Termín obhajoby

19.06.2012

Výsledek obhajoby

obhájeno (práce byla úspěšně obhájena)

znamkaAznamka

Klasifikace

A

Jazyk práce

čeština

Fakulta

Ústav

Studijní program

Aplikované vědy v inženýrství (B3A-P)

Studijní obor

Fyzikální inženýrství a nanotechnologie (B-FIN)

Složení komise

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)

Student se v rámci bakalářské práce aktivně podílel na realizaci experimentů směřujících k selektivnímu růstu GaN krystalů na SiN substrátu. V rámci bakalářské práce byly připraveny ultratenké vrstvy SiN, užitím iontového svazku dusíku o nízké energii E = 50 eV. Tyto substráty byly studentem analyzovány užitím metod XPS, SEM a AFM. Dále student samostatně zvládl techniku vytváření oxidu užitím lokální anodické oxidace. Pomocí výše uvedených technik byly připraveny substráty vhodné pro růst GaN krystalů. Výsledky budou využity k přípravě a studiu uspořádaných GaN nanostruktur. Práce studenta byla intenzivní, samostatná a přesahovala rámec zadání. Proto lze konstatovat, že student splnil všechny úkoly zadání, projevoval nadměrný zájem o danou problematiku a při práci si počínal snaživě.
Kritérium hodnocení Známka
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosažené vysledky a vyvozovat z nich závěry B
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti B
Grafická, stylistická úprava a pravopis B
Práce s literaturou včetně citací A
Samostatnost studenta při zpracování tématu A

Známka navržená vedoucím: A

Bakalářská práce Jana Hulvy je rozčleněna do osmi kapitol. V první části dává přehled o současných metodách depozice nitridu gallia a používaných substrátech, pokračuje popisem použitých experimentálních technik a následuje obsáhlá část s experimentálními výsledky. Členění práce je logické a přehledné, přesto jsem přesvědčen, že některé části mohly být z konečné verze textu vyřazeny a nahrazeny referencemi na odpovídající literaturu (např. poslední odstavec v textu o XPS, zcela zbytečný vzorec 4.1 atd.). Pokud pomineme překlepy, práce se dobře čte; obsahuje však velké množství nepřesných vyjádření („při dopadu iontů na stěnu vzniká proud“, „při měnící se vzdálenosti od povrchu se mění rezonanční frekvence raménka“, „spektrum vzorku“, str. 29 nahoře – exponenciální závislost na čem?, „ionty molekul dusíku“, „poměr metastabilních stavů“, první odstavec kap.4 atd.) a některé části textu jsou v principu chybné (např. vysvětlení funkce kolimátoru). V experimentální části autor přidává na rychlosti výkladu, bohužel na úkor podrobnější interpretace dosažených výsledků (Obr. 9.14 nemá žádný podrobnější komentář, podobně jako Obr. 9.15, kde není jasné co má čtenář na obrázku hledat. Obr. 9.20 je nedostatečně popsán, obrázek b) je zbytečné uvádět.). Vytkl bych nejistou práci s určováním chyb měření – tam kde chybové úsečky jsou, chybí komentář k tomu, jak byly získány, u několika grafů naopak bez udání důvodu chybí. V popisku Obr. 9.4 se tvrdí, že povrch je již dusíkem nasycen, což ale není nijak potvrzeno. Pro posouzení správnosti fitování XPS spekter je nutné vždy uvést tabulku s použitými parametry. Odkazy na literaturu obsahují několik chyb (Ref [32] chybí název časopisu, Ref [34] je špatně, Ref [39] je identická Ref [18]). Přes uvedené výhrady je z předloženého textu zřejmé, že objem experimentální práce silně přesahuje obvyklou bakalářskou práci, včetně nutného zvládnutí poměrně složitých experimentálních technik (XPS, LAO, depozice v UHV) a metod vyhodnocení jejich výsledků (XPS).
Kritérium hodnocení Známka
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosaž. vysledky a vyvozovat z nich závěry B
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti B
Grafická, stylistická úprava a pravopis C
Práce s literaturou včetně citací C
Otázky k obhajobě:
  1. Jaké typy defektů jsou obvyklé při přípravě GaN metodami MBE a jaké fyzikální vlastnosti jsou jimi ovlivněny (zmíněno na str. 17)?
  2. Na str. 17 je také zmíněna žlutá luminiscence GaN na křemíkovém substrátu. Co je důvodem jejího vzniku?

Známka navržená oponentem: B

Odpovědnost: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová