Plenarvorträge - DPG-Tagungen

Halbleiterphysik Montag
HL 12.68 Mo 16:30 Poster A
Optische Charakterisierung von ZnO:P- und ZnO:Li,N-PLD-
Dünnfilmen — •Susanne Heitsch, Carsten Bundesmann, Evgeni
M. Kaidashev, Holger von Wenckstern, Daniel Spemann,
Mathias Schubert, Gabriele Benndorf, Michael Lorenz und
Marius Grundmann — Universität Leipzig, Fakultät für Physik und
Geowissenschaften, Institut für experimentelle Physik II, Linnéstr. 5, D-
04103 Leipzig
ZnO-Dünnfilme dotiert mit Phosphor bzw. Lithium und Stickstoff wurden
auf Saphir mittels Pulsed Laser Deposition (PLD) abgeschieden.
Photolumineszenz-Spektren (2 K) weisen teilweise neue, meist breite
Bänder im UV- Bereich auf. Bei den ZnO:Li,N-Filmen konnte ein
Donator-Akzeptor-Übergang beobachtet werden, in dem möglicherweise
N als Akzeptor fungiert. Zusätzlich zeigen diese Filme Lumineszenz im
grünen Spektralbereich, während man bei den P-dotierten Proben ein
Lumineszenzband im roten Bereich findet, welches ein Hinweis auf Kristalldefekte
sein kann.
Infrarot-spektroskopische Ellipsometrie-Untersuchungen zeigen stark
verbreiterte Phononenmoden besonders bei den ZnO:P-Filmen, während
Ramanspektren zusätzliche Moden enthalten, deren Ursprung im Einbau
der Dotieratome oder in Fehlern der Kristallstruktur liegt.
HL 12.69 Mo 16:30 Poster A
MgxZn1−xO-Mischkristalle für UV-Bragg-Reflektoren — •Anke
Carstens, Rüdiger Schmidt-Grund, Holger Hochmuth, Bernd
Rheinländer, Daniel Spemann, Andreas Rahm, Michael Lorenz
und Marius Grundmann — Universität Leipzig , Fakultät für
Physik und Geowissenschaften, Institut für Experimentelle Physik II,
Linnéstr. 5, 04103 Leipzig
Für optoelektronische Bauelemente mit optischen Resonatoren auf der
Basis von ZnO werden UV-Bragg-Reflektoren benötigt. Das Mischkristallsystem
MgxZn1−xO ist dafür gut geeignet. Es wurden MgxZn1−xO-
Einzelschichten mit x = (0...1) auf c-orientierten Saphir-Substraten mittels
PLD (pulsed-laser-deposition) mit Dicken im Bereich (100...400) nm
abgeschieden. Der Brechungsindex für die Schichtmaterialien wurde im
Spektralbereich (0,75...4,50) eV mittels spektroskopischer Ellipsometrie
durch Anpassung an ein Cauchy-Modell bestimmt. Berücksichtigt man
die x-Abhängigkeit der fundamentalen Absorptionskante [1], dann kommt
für UV-Bragg-Reflektoren der x-Bereich von 0,2 bis 1,0 in Frage. Dazu
gehören Schichten mit wurtzitischer und kubischer Struktur. Da unsere
Untersuchungen gezeigt haben, dass sich eine abwechselnde Folge von
wurtzitischen und kubischen Schichten abscheiden lässt, erlauben die
Brechungsindices die Herstellung von Bragg-Reflektoren für eine zentrale
Photonenenergie von ca. 3,4 eV mit 15 bis 25 Schichtpaaren, um ein
maximales Reflexionsvermögen über 0,9 zu erreichen.
[1] R. Schmidt, B. Rheinländer, M. Schubert, D. Spemann, T. Butz,
J. Lenzner, E. M. Kaidashev, M. Lorenz, H. C. Semmelhack, and M.
Grundmann, Appl. Phys. Lett. 82, 2260 (2003)
HL 12.70 Mo 16:30 Poster A
Energy transfer from band states into the Mn 3d 5 shell of
(Zn,Mn)S nanowires — •J. Kampmann 1 , L. Chen 1 , P.J. Klar 1 ,
W. Heimbrodt 1 , F.J. Brieler 2 , and M. Fröba 2 — 1 FB Physik und
WZMW, Philipps-Universität, Marburg — 2 Institut für Anorganische
and Analytische Chemie, Justus-Liebig Universität, Gießen
The energy transfer from the band states into the Mn 3d 5 shell in
(II,Mn)VI wide-gap diluted magnetic semiconductors is a well known
feature of the bulk compounds. As a result the luminescence properties
of these materials are dominated by the yellow luminescence band of the
lowest transition in the Mn 3d 5 shell between the 4 T1 (S = 3/2) first
excited state to the 6 A1 (S = 5/2) ground state. The energy transfer
between the two subsystems, extended band states and Mn 3d 5 shell, is
a Dexter-Förster like process. The mechanisms for overcoming the violation
of the spin selection rule ∆S = 0 are still under debate. We present
first studies of the luminescence and transfer dynamics of the yellow Mnluminescence
in Zn1−xMnxS nanowires with diameters ranging from 3 to
9nm and x between 0.01 and 0.3.
HL 12.71 Mo 16:30 Poster A
A novel high-pressure pulsed laser deposition process for ZnO
nanostructures — •E. M. Kaidashev, M. Lorenz, H. Hochmuth,
D. Natusch, T. Nobis, A. Rahm, J. Lenzner, and M. Grundmann
— Universität Leipzig, Fakultät für Physik und Geowissenschaften,
Linnéstr. 5, D-04103 Leipzig, Germany
According to a schematic proposal of Lieber et al. [1], a novel Pulsed
Laser Deposition (PLD) process for the controlled growth of ZnO nanostructures
has been established. By means of an KrF excimer laser a
sintered pure ZnO target is ablated in a high pressure (100 mbar) Ar gas
stream. Well aligned ZnO micro- and nanocrystalline structures grow at
temperature around 900 ◦ C on thin gold template films on a-plane sapphire
substrates. The main advantages of this novel PLD process are the
absence of graphite in the source target which is used in the carbothermal
growth as reducing agent, and the ability to grow in-situ nanoheterostructures
simply by changing the laser targets. The free standing
ZnO nanostructures with diameter from 0.1 to 3 µm and length up to
100 µm selectively grown on the gold coated areas of the substrate show
well established hexagonal facets. Cathodoluminescence of single selected
micro- and nanocrystals at 300 K demonstrates intensive ultraviolet emission
around 3.25 eV and very weak (factor 10 −3 ) green emission around
2.3 eV. This indicates a high structural quality of the as-grown ZnO
microcrystals. Scanning cathodoluminescence imaging is used to characterize
the homogeneity of PLD grown nanowire arrays.
Supported by the DFG within FOR 522, project P1 (Gr 1011/1-1).
[1] A. M. Morales, C. M. Lieber, Science 279 (1998) 208.
HL 12.72 Mo 16:30 Poster A
Selective area growth of self-organized ZnSe structures on
patterned GaAs with SiO2, Si3N4 or carbonaceous masks by
molecular-beam epitaxy — •J. Lupaca-Schomber 1 , B. Daniel 1 ,
M. Hetterich 1 , P. Pfundstein 2 , and D. Gerthsen 2 — 1 Institut für
Angewandte Physik and Center for Functional Nanostructures (CFN),
Universität Karlsruhe, D-76131 Karlsruhe, Germany — 2 Laboratorium
für Elektronenmikroskopie and CFN, Universität Karlsruhe, D-76128,
Germany
We describe the selective area growth of self-organized ZnSe structures
on patterned GaAs (001) surfaces. Growth was performed by molecularbeam
epitaxy (MBE) on masked GaAs substrates at temperatures ranging
from 280 ◦ C to 340 ◦ C. The mask consisted of either carbon, SiO2 or
Si3N4. The carbonaceous mask deposition was achieved by electron-beam
irradiation in a scanning electron microscope, the other mask types were
prepared by electron beam lithography. The same pattern was used for
all masks, namely a periodical arrangement of square areas with sizes
from 0.5 × 0.5 µm 2 to 1.5 × 1.5 µm 2 . To assess the grown structures we
used optical and scanning electron microscopy (SEM) as well as atomic
force microscopy (AFM).
HL 12.73 Mo 16:30 Poster A
High luminescence yield of N-doped ZnO thin films on sapphire
grown by PLD — •M. Lorenz 1 , H. Hochmuth 1 , J. Lenzner 1 ,
G. Benndorf 1 , H. von Wenckstern 1 , A. Rahm 1 , A. Schön 2 , S.
Borenstain 2 , and M. Grundmann 1 — 1 Universität Leipzig, Fakultät
für Physik und Geowissenschaften, Linnéstr. 5, 04103 Leipzig, Germany
— 2 El-Mul Technologies Ltd., Soreq, Yavne 81104, Israel
Pulsed Laser Deposition (PLD) has proved to be a highly flexible technique
for the epitaxy of high-quality ZnO thin films on c-, and a-plane
sapphire substrates. A remarkable improvement of cathodoluminescence
intensity at room temperature and homogeneous luminescence across the
substrate (typically 10x10 mm 2 , presently up to 2”) were achieved for
heavily N-doped ZnO thin films with MgO buffer layer in comparison to
nominally undoped ZnO. The N-doping level of the ZnO films was controlled
by the N2 partial pressure during PLD growth. Clear correlation
of maximum luminescence efficiency, and FWHM of excitonic emission
peak at 300K to the nitrogen doping level was found. The N-doped ZnO
films with highest luminescence intensity show n-type carrier concentration
around 10 19 cm −3 .
Supported by BMBF within Wachstumskern INNOCIS (03WKI09)
and DFG (SPP 1136 and FOR 522).
HL 12.74 Mo 16:30 Poster A
Growth studies and n-type doping of Zn1−xMnxSe semimagnetic
heterostructures — •B. Daniel 1 , P. Baumann 1 , K.C. Agarwal 1 ,
C. Klingshirn 1 , M. Hetterich 1 , D. Litvinov 2 , P. Pfundstein 2 ,
and D. Gerthsen 2 — 1 Institut für Angewandte Physik and Center
for Functional Nanostructures (CFN), Universität Karlsruhe, D-76131
Karlsruhe, Germany — 2 Laboratorium für Elektronenmikroskopie and
CFN, Universität Karlsruhe, D-76128 Karlsruhe, Germany
Zn1−xMnxSe - either as an alloy or as a short-period ZnSe/MnSe superlattice
- exhibits interesting magnetic and magneto-optical phenomena.
In particular it has recently been demonstrated to be useful as a
spin aligner, an important ingredient for a future spin-based electron-