Remote epitaxy of cubic gallium nitride on graphene-covered 3C-SiC substrates
Creators: name: Littmann, Mario
Publisher: name: Universität Paderborn
Year: 2024

description: Die Remote Epitaxie ist eine relativ neue Methode, die mehrere Vorteile bietet. Unteranderem ermöglicht sie den Einfluss von Gitterfehlpassungen zu reduzieren und die Möglichkeit, Epitaxieschichten von dem Substrat abzulösen. Diese wissenschaftliche Arbeit untersucht die Möglichkeit dieses neue Verfahren für das Wachstum von metastabilen kubischem Galliumnitrid anzuwenden. Hierzu wird ein mit Graphen bedecktes 3C-SiC/Si (001) Pseudosubstrat verwendet. Die ersten Versuche die Remote Epitaxie anzuwenden resultierten in polykristallinen und hexagonalen Schichten. Die Optimierung der Substrattemperatur und die Einführung einer zusätzlichen kubischen Aluminiumnitrid-Pufferschicht ermöglichten eine Verbesserung der Schichtqualität.Die hergestellten Proben wurden mit verschiedenen Charakteriesrungsmethoden, wie zum Beispiel hochauflösender Röntgendiffraktometrie und Rasterelektronenmikroskopie analysiert und bewertet. Diese Techniken liefern wertvolle Erkenntnisse über die Auswirkungen der optimierten Wachstumsparameter und die Qualität der kubischen GaN-Schicht. Hochauflösende Röntgendiffraktionsmessungen bestätigten, dass der Anteil hexagonaler Einschlüsse von 80% auf 23% reduziert werden konnte. Die aktuelle Schichtqualität wird jedoch durch das verwendete Transfergraphen begrenzt. Diese Art von Graphen besteht aus vielen kleinen Domänen und weist aufgrund des Transferprozesses weitere Defekte auf. Elektronenrückstreudiffraktometrie Messungen deuten darauf hin, dass der Großteil der hexagonalen Einschlüsse um diese Defekte herum lokalisiert ist. Dies legt nahe, dass durch die Verwendung eines anderen Herstellungsverfahrens für das Graphen weitere Verbesserungen erzielt, werden können.
description: The remote epitaxy is a relatively new method that offers several advantages. Among other things, it allows to reduce the influence of lattice mismatches and the possibility of detaching epitaxial layers from the substrate. This scientific work investigates the possibility of applying this new technique to the growth of metastable cubic gallium nitride. For this purpose, a graphene-covered 3C-SiC/Si (001) pseudo substrate is used. The initial attempts to apply remote epitaxy resulted in polycrystalline and hexagonal layers. Optimizing the substrate temperature and introducing an additional cubic aluminum nitride buffer layer improved the layer quality. The fabricated samples were analyzed and evaluated using various characterization methods, such as high-resolution X-ray diffraction and scanning electron microscopy. These techniques provide valuable insights into the effects of optimized growth parameters and the quality of the cubic GaN layer. High-resolution X-ray diffraction measurements confirmed that the proportion of hexagonal inclusions could be reduced from 80% to 23%.However, the current layer quality is limited by the transfer graphene used. This kind of graphene consists of many small domains and incorporates further defects due to the transfer process. Electron backscatter diffraction measurements indicate that the majority of the hexagonal inclusions are located around these defects. This suggests that further improvement can be achieved by using a different kind of graphene creation process.