ΜΕΛΕΤΗ ΤΩΝ ΟΠΤΙΚΩΝ ΙΔΙΟΤΗΤΩΝ ΚΡΥΣΤΑΛΛΙΚΩΝ (SIC, GAN) ΚΑΙ ΑΜΟΡΦΩΝ (SIN) ΥΛΙΚΩΝ ΕΥΡΕΩΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΟΥ ΧΑΣΜΑΤΟΣ

Abstract

ΤΟ ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΟ ΤΗΣ ΔΙΑΤΡΙΒΗΣ ΕΙΝΑΙ Η ΜΕΛΕΤΗ ΤΩΝ ΟΠΤΙΚΩΝ ΙΔΙΟΤΗΤΩΝ ΤΩΝ ΚΥΒΙΚΩΝ ΚΑΙ ΕΞΑΓΩΝΙΚΩΝ ΠΟΛΥΤΥΠΩΝ ΤΩΝ ΚΡΥΣΤΑΛΛΙΚΩΝ ΗΜΙΑΓΩΓΩΝ ΕΥΡΕΩΣ ΧΑΣΜΑΤΟΣ SIC ΚΑΙ GAN ΚΑΘΩΣ ΚΑΙ ΑΜΟΡΦΩΝ ΜΟΝΩΤΙΚΩΝ ΥΜΕΝΙΩΝ SIN ΠΑΡΑΣΚΕΥΑΣΜΕΝΩΝ ΜΕ ΔΙΑΦΟΡΕΣ ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΜΕ ΠΑΡΑΜΕΤΡΟ ΤΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ. Η ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΤΕΧΝΙΚΗ ΠΟΥ ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΕΙΤΑΙ ΕΙΝΑΙ Η ΦΑΣΜΑΤΟΣΚΟΠΙΚΗ ΕΛΛΕΙΨΟΜΕΤΡΙΑ ΣΤΗΝ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗ ΠΕΡΙΟΧΗ 1.5 - 10 EV ΜΕ ΧΡΗΣΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ ΣΥΓΧΡΟΤΡΟΝ ΚΑΙ ΣΥΜΒΑΤΙΚΩΝ ΛΥΧΝΙΩΝ ΩΣ ΠΗΓΩΝ ΦΩΤΟΣ. ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΖΟΝΤΑΙ ΟΙ ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ ΤΩΝ ΟΠΤΙΚΩΝ ΧΑΣΜΑΤΩΝ ΤΩΝ SIC ΚΑΙ GAN ΩΣ ΠΡΟΣ ΤΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ ΚΑΙ ΣΥΣΧΕΤΙΖΟΝΤΑΙ ΜΕ ΔΕΔΟΜΕΝΑ ΓΙΑ ΤΗΝ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΔΟΜΗ ΤΩΝ ΥΛΙΚΩΝ ΚΑΙ ΤΑ ΣΗΜΕΙΑ ΣΥΜΜΕΤΡΙΑΣ ΤΩΝ ΑΝΤΙΣΤΟΙΧΩΝ ΖΩΝΩΝ BRILLOUIN. ΤΑ ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΓΙΑΤΑ ΚΥΒΙΚΑ ΚΑΙ ΕΞΑΓΩΝΙΚΑ ΠΟΛΥΤΥΠΑ ΤΩΝ SIC ΚΑΙ GAN ΣΥΣΧΕΤΙΖΟΝΤΑΙ ΜΕ ΑΥΤΑ ΑΛΛΩΝ ΥΛΙΚΩΝ ΠΟΥ ΕΜΦΑΝΙΖΟΥΝ ΑΝΤΙΣΤΟΙΧΟ ΠΟΛΥΤΥΠΙΣΜΟ ΚΑΙ ΣΥΓΚΡΙΝΟΝΤΑΙ ΜΕΤΑΞΥ ΤΟΥΣ. ΔΙΑΠΙΣΤΩΝΕΤΑΙ ΟΙ ΚΟΙΝΗ ΠΡΟΕΛΕΥΣΗ ΣΥΓΚΕΚΡΙΜΕΝΩΝ ΧΑΣΜΑΤΩΝ ΤΩΝ ΠΟΛΥΤΥΠΩΝ ΚΑΙ ΕΠΙΒΕΒΑΙΩΝΟΝΤΑΙ ΟΙ ΘΕΩΡΗΤΙΚΕΣ ΠΡΟΒΛΕΨΕΙΣ. ΣΤΗΝ ΠΕΡΙΠΤΩΣΗ ΤΩΝ ΑΜΟΡΦΩΝ ΥΜΕΝΙΩΝ SIN ΕΠΙΧΕΙΡΕΙΤΑΙ Ο ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΜΟΣ ΤΟΥΣ ΜΕ ΤΗ ΒΟΗΘΕΙΑ ΤΩΝ ΟΠΤΙΚΩΝ ΦΑΣΜΑΤΩΝ. Η ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΑΤΑΔΕΙΚΝΥΕΙ ΤΗΝ ΑΝΩΤΕΡΟΤΗΤΑ ΑΠΟ ΠΛΕΥΡΑΣ ΠΟΙΟΤΗΤΑΣ ΚΑΙ ΟΜΟΙΟΓΕΝΕΙΑΣ ΤΩΝ ΥΜΕΝΙΩΝ ΠΟΥ ΠΑΡΑΣΚΕΥΑΣΘΗΚΑΝ ΜΕ ΤΗΝ ΤΕΧΝΙΚΗ CVD. ΠΡΟΤΕΙΝΕΤΑΙ ΜΙΑ ΜΕΘΟΔΟΣ ΓΙΑ ΤΟΝ ΠΟΣΟΤΙΚΟ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟ ΤΗΣ ΣΤΟΙΧΕΙΟΜΕΤΡΙΑΣ ΤΩΝ ΥΜΕΝΙΩΝ ΒΑΣΙΣΜΕΝΗ ΣΕ ΕΛΛΕΙΨΟΜΕΤΡΙΚΑΔΕΔΟΜΕΝΑ. ΕΠΙΣΗΣ ΕΞΕΤΑΖΕΤΑΙ Η ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΟΥ ΥΔΡΟΓΟΝΟΥ ΚΑΙ ΤΗΣ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ ΣΤΑ ΟΠΤΙΚΑ ΧΑΣΜΑΤΑ ΤΩΝ ΥΛΙΚΩΝ.

THE TOPIC OF THIS THESIS IS THE STUDY OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE CUBIC AND HEXAGONAL POLYTYPES OF THE CRYSTALLINE WIDE BAND - GAP SEMICONDUCTORS SIC AND GAN, AS WELL AS AMORPHOUS INSULATING SIN THIN FILMS GROWN WITH VARIOUS TECHNIQUES AS A FUNCTION OF TEMPERATURE. THE EXPERIMENTAL TECHNIQUE APPLIED IS SPECTROSCOPIC ELLIPSOMETRY IN THE ENERGY REGION 1.5 - 10 EV USING SYNCHROTRON RADIATION AND CONVENTIONAL LAMPS AS LIGHT SOURCES. THE PARAMETERS OF THE OPTICAL GAPS OF SIC AND GAN ARE DETERMINED AGAINST TEMPERATURE AND CORRELATED WITHDATA ON THE ELECTRONIC STRUCTURE OF THE MATERIALS AND THE RESPECTIVE BRILLOUIN ZONES. THE EXPERIMENTAL RESULTS ON THE CUBIC AND HEXAGONAL POLYTYPES OF SIC AND GAN AND COMPARED TO THOSE ON MATERIALS EXHIBITING SIMILAR POLYTYPISM AND CORRELATED. THE COMMON ORIGIN OF SPECIFIC GAPS IS VERIFIED AND SEVERAL THEORETICAL PREDICTIONS ARE CONFIRMED. IN THE CASE OF THE AMORPHOUS SIN FILMS THEIRCHARACTERIZATION IS ATTEMPTED BY EXPLOITING THEIR OPTICAL SPECTRA. THE ANALYSIS SHOWS THAT THE FILMS GROWN BY THE CVD TECHNIQUE ARE SUPERIOR IN THERMS OFQUALITY AND HOMOGENEITY. A METHOD IS PROPOSED FOR THE QUANTITATIVE DETERMINATION OF THE FILMS STOICHIOMETRY BASED ON ELLIPSOMETRIC DATA. FINALLY THE EFFECTOF HYDROGEN AND TEMPERATURE ON THE OPTICAL GAPS OF SIN FILMS STUDIED.