G5 Artikkeliväitöskirja
Hydrogen incorporation in Al2O3 thin films grown by atomic layer deposition (2022)
Atomikerroskasvatuksella valmistettujen Al2O3 ja ZnO ohutkalvojen vetyepäpuhtaudet

Kinnunen, S. (2022). Hydrogen incorporation in Al2O3 thin films grown by atomic layer deposition [Doctoral dissertation]. University of Jyväskylä. JYU dissertations, 558. http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-39-9198-2

JYU-tekijät tai -toimittajat

Julkaisun tiedot

Julkaisun kaikki tekijät tai toimittajat: Kinnunen, Sami

eISBN: 978-951-39-9198-2

Lehti tai sarja: JYU dissertations

eISSN: 2489-9003

Julkaisuvuosi: 2022

Sarjan numero: 558

Kirjan kokonaissivumäärä: 1 verkkoaineisto (69 sivua, 31 sivua useina numerointijaksoina, 14 numeroimatonta sivua)

Kustantaja: University of Jyväskylä

Kustannuspaikka: Jyväskylä

Julkaisumaa: Suomi

Julkaisun kieli: englanti

Pysyvä verkko-osoite: http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-39-9198-2

Julkaisun avoin saatavuus: Avoimesti saatavilla

Julkaisukanavan avoin saatavuus: Kokonaan avoin julkaisukanava

Tiivistelmä

Atomikerroskasvatus (ALD) on ohutkalvojen valmistamiseen käytetty menetelmä, jolla voidaan tuottaa äärimmäisen ohuita ja tasaisia kalvoja syvienkin kolmiulotteisten rakenteiden pinnalle. ALD-tekniikka mahdollistaa myös kalvojen paksuuden säätämisen halutuksi alle nanometrin tarkkuudella. Atomikerroskasvatuksella valmistettuja kalvoja löytyy nykyisin käytännössä jokaisesta puolijohdeteollisuuden tuotteesta, mutta niitä voidaan käyttää myös niin pakkausmateriaaleissa kuin lääketeollisuudessakin. Tässä väitöskirjassa tutkittiin kahta metallioksidiohutkalvoa, alumiinioksidia (Al2O3) ja sinkkioksidia (ZnO), joita valmistettiin sekä temporaalisella että spatiaalisella ALD-menetelmällä. Temporaalinen ALD on menetelmistä vakiintuneempi, kun taas spatiaalisella ALD:llä kasvatusaikoja voidaan lyhentää ja mahdollistaa ohutkalvopinnoitukset myös suurille pinta-aloille. Al2O3- ja ZnO-ohutkalvot valmistettiin käyttäen alumiinin ja sinkin lähdeaineina trimetyylialumiinia (TMA) ja dietyylisinkkiä (DEZ). Hapen lähdeaineena käytettiin vettä. Sekä Al2O3 että ZnO ovat tunnettuja ja laajasti tutkittuja ALD-materiaaleja, ja on uskottu että niiden kasvuun liittyvät kemialliset reaktiot tunnetaan varsin hyvin. Jos kasvatus tehdään epäideaaleissa olosuhteissa kuten matalassa lämpötilassa tai nopeasti, ohutkalvoihin kuitenkin jää merkittäviä määriä epäpuhtauksia kuten vetyä. Tässä väitöskirjassa epäpuhtauksien päätymistä kalvoon tutkittiin eri kasvatusolosuhteissa käyttämällä lähdeaineena luonnossa harvinaisia, mutta vakaita isotooppeja sisältävää vettä (raskas vesi, happi-18 rikastettu vesi). Vetyepäpuhtauden määrä ja lähde molemmissa kalvoissa riippui sekä kasvatuslämpötilasta että huuhteluajasta lähdeainepulssien välissä. Kalvoihin päätyy vetyä lähinnä metallilähdeaineista, kun lämpötila on matala tai huuhteluaika on lyhyt. Jos taas lämpötila on korkea tai huuhtelu pitkä, on suuri osa vedystä peräisin vedestä. Sama johtopäätös pätee sekä temporaaliseen että spatiaaliseen atomikerroskasvatukseen.

YSO-asiasanat: atomikerroskasvatus; alumiinioksidi; sinkkioksidi; ohutkalvot; epäpuhtaudet; vety; väitöskirjat

Vapaat asiasanat: raskas vesi; lentoaikarekyylispektrometria; ALD; Al2O3; ZnO; ToF-ERDA

Liittyvät organisaatiot

OKM-raportointi: Kyllä

Raportointivuosi: 2022