ALÜMİNYUM NİTRÜR İNCE FİLMLERİN BÜYÜTÜLMESİ VE MİKROYAPILARININ İNCELENMESİ

Abstract

Bu tezde, Reaktif RF magnetron sıçratma tekniği kullanılarak farklı alt tabaka sıcaklıklarında (50oC, 150oC ve 250oC) borosilikat cam üzerine büyütülen alüminyum nitrür ince filmlerinin mikroyapıları incelenmiştir. Filmlerin mikroyapılarının gelişi güzel yönelimli kurtçuk tipi tanelerden, boşluklardan ve topaklanmalardan oluştuğu görüldü. Alt tabaka sıcaklığı artırıldıkça film yapısında görülen kurtçuk tipi tanelerin boyutunun arttığı, taneler arasındaki boşlukların azaldığı belirlendi. Her bir alt tabaka sıcaklığı için büyütülen film morfolojisinde gözlemlenen topakların boyutları ölçüldü. Özellikle, 50oC ve 250oC'lik alt tabaka sıcaklıklarında, film morfolojisindeki yapı kusurunu işaret eden topak sayısı ve boyutunun arttığı tespit edildi. Bu nedenle alüminyum nitrür ince filmlerinin büyütülmesi için uygun alt tabaka sıcaklığının 150oC olduğu tespit edildi. Yüksek büyütmelerde elde edilen SEM görüntülerinden kurtçuk tipi tanelerin çekirdeklenme mekanizması hakkında bilgiler edinildi ve tane boyutları ölçülerek sıcaklığın tane boyutları üzerine etkisi araştırıdı. EDX analizi ile filmin kompozisyonunu oluşturan elementlerin analizi yapıldı. Sonuçta, AlN ince filmlerinin başarılı bir şekilde büyütüldüğü belirlenirken, film morfolojisinde alüminyum oksit olan ikincil bir fazın oluşmuş olabileceği belirlendi.

In this thesis, the microstructures of aluminium nitride thin films which were grown on borosilicate glass at different substrate temperatures (50oC, 150oC and 250oC) have been examined by using reactive RF magnetron sputtering. It was observed that the microstructure of films consisted of arbitrary oriented worm-like grains, micro holes and heaps. It was seen that as substrate temperature increased, the size of worm-like grains increased and the spaces between grains decreased. For each substrate temperature the size of heaps observed in grown film morphology was measured. Especially in the case of 50oC and 250oC substrate temperatures, an increase in the number and size of heaps was observed which was an indication on structure defect in the film morphology. Information on the nucleation mechanism of worm-like grains was obtained from SEM images gathered during and the effect of temperature on grains was examined by measuring the size of grains. Elements that create thin film composition were investigated using EDX analysis. In conclusion AIN thin films growth was carried out successfully and it was determined that there might had occurred a secondary phase in the film morphology as aluminium oxide.