A case study of Sapphire and Silicon as substrates for Bismuth Telluride thin film growth.

Abstract

Denne oppgaven utforsker hvordan valget av substrat, safir eller silisium, påvirker den epitaksielle veksten og materialkvaliteten til vismuttellurid (Bi2Te3), et materiale som har vist seg å være et mulig materiale for topologisk isolator applikasjoner. Oppgaven gjennomgår eksisterende litteratur og identifiserer forskjeller mellom de to substratene. Safir muliggjør generelt bedre kontroll over krystallorientering og reduserer parasittisk konduksjon, mens silisium gir større fleksibilitet for overflatepreparering og integrasjon med etablerte halvlederteknologier. Imidlertid er sammenlignings studier begrenset, og i hvilken grad substrat valg åavirker de topologiske egenskapene til vismuttellurid et åpent spørsm˚al. Dette understreker behovet for mer systematiske undersøkelser av substratets effekt i forskning på topologiske isolatorer.

This thesis explores how the choice of substrate, sapphire or silicon, affects the epitaxial growth and material quality of bismuth telluride (Bi2Te3), a candidate material for topo- logical insulator applications. Through a review of the existing literature, notable differ- ences between the two substrates are identified: sapphire generally enables better control of crystal orientation and reduces parasitic conduction due to its insulating nature, while silicon offers greater flexibility for integration with established semiconductor technolo- gies. However, direct comparative studies are limited, and the extent to which substrate choice influences the topological properties of bismuth telluride remains an open ques- tion. This highlights the need for more systematic investigations into substrate effects in topological insulator research.