Plenarvorträge - DPG-Tagungen

Halbleiterphysik Montag
Anregungsquelle diente, die Position des freien A-Exzitons im Bereich
von 10 K bis Raumtemperatur bestimmt. Ein Vergleich dieser Daten
zeigt eine gute Übereinstimmung der Temperaturverläufe. Mit Hilfe unserer
Messungen werden wir verschiedene Modelle zur Beschreibung der
Temperaturabhängigkeit der Bandlücke diskutieren.
HL 12.81 Mo 16:30 Poster A
Einfluss von verschiedenen Nukleationsschichten auf die Eigenschaften
von ZnO-Dünnfilmen — •Holger von Wenckstern,
Andreas Rahm, Jörg Lenzner, Michael Lorenz, Holger Hochmuth
und Marius Grundmann — Universität Leipzig, Institut für
Experimentelle Physik II, Linnéstraße 5
ZnO-Dünnfilme wurden epitaktisch mittels gepulster Laser Deposition
auf Saphir abgeschieden. Dabei wurde der Einfluss verschiedener
Nukleationsschichten (ZnO, MgO) auf die strukturellen, optischen
und elektrischen Eigenschaften mittels Röntgen-, SNMS-, RHEED-,
Kathodolumineszenz- und Halleffektmessungen untersucht. Die kritischen
Züchtungsparameter für der Nukleationsschichten wie Temperatur,
Art und Druck des Restgases wurden ebenfalls variiert. Zudem wurde der
Einfluss der Orientierung des Substrates in die Untersuchungen einbezogen.
HL 12.82 Mo 16:30 Poster A
Nano structured material in electrodynamic traps — •Silko
Barth and Dieter Gerlich — Department of Physics, Technische
Universität Chemnitz, 09126 Chemnitz, Germany
The goal of this project is the mass spectrometrical and optical characterization
of simple structures of ligand stabilized clusters. Small agglomerates
(e.g., dimers or trimers) of these chemically produced nanoparticles
are stored in a controlled inert atmosphere or under UHV conditions
using time dependent electric fields. The new trapping apparatus offers
numerous possibilities for determining physical and chemical properties
of single isolated objects. Experimental parameters are n, the number of
particles in an agglomerate, its charge and temperature, and the environment
(e.g., buffer or reactant gas). Optical detection and analysis is
based on laser methods such as differential light scattering, laser induced
fluorescence, or non linear optical effects. The method is applied to water
soluble CdTe nanoparticles and small agglomerates (n < 10) of them.
In a first step the material is injected via µm sized water droplets. The
evaporation process if followed in real time. After complete drying only
the semiconductor particles remain, allowing one to investigate them in
detail. Finally, it is also planned to modify or remove the ligand shell.
HL 12.83 Mo 16:30 Poster A
Real-time spectroscopic ellipsometry monitoring of a ZnO thin
film pulsed laser deposition growth — •N. Ashkenov 1 , M. Schubert
1 , H. Hochmuth 1 , M. Lorenz 1 , M. Grundmann 1 , and B.
Johs 2 — 1 Fakultät für Physik und Geowissenschaften, Institut für Experimentelle
Physik II, Universität Leipzig, Linnéstraße 5, 04103 Leipzig
— 2 J. A. Woollam Co., 650 ’J’ Street, Suite 39,Lincoln, NE 68508 USA
Real-time in-situ optical monitoring and control of thin-film growth processes
provides depth-resolved optical properties of heteroepitaxial layer
structures. Semiconductor device structures based on ZnO and its isolectronically
mixed (Mg,Cd)xZn1−xO compounds are promising candidates
for next-generation UV optoelectronics, which can be grown by pulsed
laser deposition (PLD). Substrate temperature, growth rate, layer thickness
and composition can be accessed by in-situ spectroscopic ellipsometry.
A two-step PLD growth mode of a (0001) ZnO thin film on (0001)
Al2O3 substrate at 1053 K was monitored in-situ in the photon energy
range from 1.25 eV to 3.335 eV. Changes in the growth rate and in the
optical properties of the ZnO film throughout the deposition process are
determined utilizing the generalized virtual interface approach. Detailed
knowledge about the unintentional variations in the deposition conditions
can be used for feed-back control in order to optimize the PLD growth
process. A simple ZnO dielectric function model approach is developed,
which can be used to control the ZnO film growth in real time.
HL 12.84 Mo 16:30 Poster A
Elektrische Charakterisierung von n-leitendem ZnO mittels
Schottky Kontakten — •Holger von Wenckstern, Swen Weinhold,
Gisela Biehne, Rainer Pickenhain, Holger Hochmuth,
Michael Lorenz und Marius Grundmann — Universität Leipzig,
Institut für Experimentelle Physik II, Linnestraße 5
Der transparente II-VI Halbleiter ZnO ist aufgrund seiner vorteilhaften
Eigenschaften, wie z. B. der hohen Exzitonbindungsenergie von
ca. 60 meV , in den letzten Jahren ins Zentrum des Interesses vieler
Festkörperphysiker gerückt. Nominell undotiertes ZnO ist n-leitend, was
auf den Einbau von effektiv Masse Donatoren und/oder auf den Einbau
von Wasserstoff zurückzuführen ist (letzteres insbesondere bei der Abscheidung
mittels Gasphasentransportmethoden). Außerdem ist die Bildungsenergie
von donatorartigen intrinsischen Defekten wie Sauerstoffvakanzen
bzw. Zink auf Zwischengitterplätzen (beides tiefe Störstellen
in ZnO) deutlich geringer als die von akzeptorartigen intrinsischen
Störstellen. Aus diesen Gründen ist die Herstellung von dauerhaft pleitendem
ZnO bis jetzt noch nicht reproduzierbar gelungen. Um die
Paramater und Formationsmechanismen von tiefen Störstellen in ZnO
zu studieren, wurden DLTS-Messungen in einem Temperaturbereich von
4 K bis 450 K mittels Schottky Kontakten vorgenommen. Diese wurden
auf ZnO Einkristallen und auf mittels gepulster Laser Deposition
auf Saphir abgeschiedenen ZnO-Dünnfilmen aufgedampft und mit Kapazitäts-Spannungs-,
Strom-Spannungsmessungen und Admittanzspektroskopie
charakterisiert. Zudem wurde der Photostrom in einem Temperaturbereich
von 4 K bis 300 K gemessen.
HL 12.85 Mo 16:30 Poster A
Identifizierung von flachen Donatoren in ZnO — •H. Alves 1 ,
B.K. Meyer 1 und A. Rodina 2 — 1 I. Physikalisches Institut, Justus-
Liebig-Universität Gießen, Heinrich-Buff-Ring 16, 35392 Gießen — 2 Ioffe
Institut, St. Petersburg, Rußland
ZnO zeigt eine Vielzahl von exzitonischen Übergängen, die in der Vergangenheit
sowohl Donator- als auch Akzeptor-gebundenen Exzitonen
zugeordnet wurden. Über die Beobachtung der angeregten Zustände der
gebundenen Exzitonen (TES) können die Rekombinationen von I4 bis
I10 zweifelsfrei als neutrale Donator-gebundene Exzitonen identifiziert
werden. Ihre Lokalisierungsenergien folgen der Regel von Haynes die sich
aus der theoretischen Modellierung der angeregten Zustände und der Aufspaltung
der 2s- und 2p-Zustände ergibt.
HL 12.86 Mo 16:30 Poster A
Temperature-dependent band-gap energies and optical constants
of ZnO — •N. Ashkenov, M. Schubert, W. Chakai, G.
Benndorf, H. Hochmuth, M. Lorenz, and M. Grundmann —
Fakultät für Physik und Geowissenschaften, Institut für Experimentelle
Physik II, Universität Leipzig, Linnéstraße 5, 04103 Leipzig
We report the temperature dependencies of the fundamental band-toband
transition energies and the below-band-gap refractive index in ZnO.
Spectroscopic ellipsometry data, taken from a (0001)-cut ZnO single crystal
at temperatures between 300 K and 1154 K, and for photon energies
from 1.25 eV to 3.335 eV, are analyzed by using model dielectric function
approaches, augmented by excitonic continuum contributions. A strong
and linear red-shift of the three wurtzite-type Γ-point transition energies
is observed. The increase of the valence band splitting energies upon
temperature is indicative for an increase of the quasi-cubic model parameters.
Results of photoluminescence studies between 4.4 K and 300 K are
used to supplement the high-temperature band-gap data. For ZnO, the
phonon dispersion must be considered appropriately in order to model
the temperature dependence of the fundamental band-to-band transition
energy. We obtain strong contributions due to optical phonons at elevated
temperatures, whereas acoustic phonons dominate the electron-phonon
coupling at low temperatures.
HL 12.87 Mo 16:30 Poster A
Verspannungs- und Temperaturabhängigkeit der Energiebandstruktur
von wurtzitischem ZnO mittels Empirischer
Pseudopotential (EPP)-Rechnungen unter Berücksichtigung
der Spin-Bahn-Wechselwirkung — •Daniel Fritsch, Heidemarie
Schmidt und Marius Grundmann — Universität Leipzig,
Fakultät für Physik und Geowissenschaften
Beim Züchten von ZnO-Filmen auf Substraten bzw. in Heterostrukturen
treten aufgrund der Gitterfehlanpassung Verspannungseffekte auf.
Der Einfluß der Verspannungseffekte auf die Energiebandstruktur von
ZnO wird in der Rechnung über eine Variation der Gitterkonstanten a0
und c0 des unverspannten Volumenmaterials berücksichtigt, wobei die
verwendeten übertragbaren, strukturunabhängigen Parameter r i und z i
der ionaren Modellpotentiale von Zn und O iterativ aus experimentell
bestimmten Tieftemperaturübergangsenergien binärer Halbleiterverbindungen
gewonnen wurden.
Desweiteren bilden die experimentell bestimmten temperaturabhängigen
a und c Gitterkonstanten 1 von ZnO den Ausgangspunkt
für EPP-Rechnungen zur theoretischen Untersuchung der Temperatur-