Детальная информация

Квалификационная работа бакалавра посвящена исследованию кристаллов полупроводникового оксида галлия (β-Ga2O3) а именно: образованию в них микро-разрушений под действием нагрузки, вызванной скалыванием с целью изготовления подложек для эпитаксиального выращивания тонких слоев. Приведен подробный литературный обзор, в котором β-Ga2O3 представлен: в качестве полупроводникового материала для нового поколения силовых и оптоэлектронных устройств; в качестве соединения, которое может кристаллизоваться в пяти полиморфных модификациях; в качестве объемных кристаллов устойчивого полиморфа β-Ga2O3. В обзоре рассмотрены способы получения кристаллов β-Ga2O3 и проблемы изготовления из них подложек. В кратком виде описаны рентгеновские методы изучения дефектов в кристаллах. Обоснован выбор компьютерной томографии (КТ) в синхротронном излучении (СИ) в качестве метода для выявления структурных нарушений. Кристаллы β-Ga2O3 выращены из расплава по современной технологии в Центре перспективных функциональных материалов Национального исследовательского университета ИТМО, г. Санкт-Петербург. Результаты исследования методом КТ получены на источнике синхротронного излучения (СИ) 3-го поколения Pohang Light Source (PLS) в г. Поханге, Южная Корея. В основной части работы построены модели, нацеленные на визуализацию поверхности и внутренней структуры сколов в трех измерениях, и описаны дефекты структуры, вызванные разрушением при скалывании. Обнаружено, что наряду с образцами, имеющими ровные изломы по плоскости совершенной спайности (100), формируются дефектные пластинки с вицинальными поверхностями и расщепленными краями. Трещины, зародившиеся на краях, охватывают часть площади образцов. Обсуждаются причины несовершенства сколов β-Ga2O3. Показано, что рентгеновская компьютерная микро-томография позволяет эффективно выявлять и исследовать особенности микроразрушения кристаллов β-Ga2O3 при скалывании. Установлено, что повышение кристаллического совершенства материала способствует получению более качественных подложек.

This bachelor’s thesis investigates microfractures in β-Ga₂O₃ crystals formed during cleaving for substrate fabrication. A literature review covers β-Ga₂O₃ as a semiconductor, its polymorphs, crystal growth methods, and substrate production challenges. Synchrotron radiation computed tomography (CT) is chosen to study structural defects. Crystals were grown at ITMO University (St. Petersburg). CT measurements were performed at Pohang Light Source (South Korea). The main results include 3D models of cleaved surfaces and internal structures. Along with perfect cleavage along the (100) plane, defective plates with vicinal surfaces, split edges, and edge-initiated cracks were observed. Reasons for imperfect cleavage are discussed. X-ray microtomography is shown to be effective for studying microfractures in β-Ga₂O₃. It is established that improving the crystalline perfection of the material contributes to the production of higher-quality substrates.