Plenarvorträge - DPG-Tagungen

Halbleiterphysik Dienstag
spread applications in electronic devices. It has been found to be very
difficult to synthesize p-type conducting material. While it is commonly
assumed that point defects are the origin of this behavior, the precise
nature of these defects is still a matter of debate. We present an interatomic
potential for the Zn-O system based on the bond-order concept
as introduced by Tersoff and Brenner but extended to include Coulombic
(monopole) interactions. Thereby, it is possible to account for the
mixed covalent-ionic bonding character of zinc oxide. The reactive potential
enables simulations of the dynamic behavior taken into account
the effects of temperature and pressure in computationally efficient calculations.
Using the new potential in conjunction with classical molecular
dynamics simulations we have studied the thermodynamic properties of
point defects. Particular attention has been paid to the behavior of the
oxygen interstitial configuration.
HL 17.8 Di 12:00 H14
Exact-Exchange-Based Quasiparticle Calculations of II-VI
Compounds — •Patrick Rinke 1 , Abdallah Qteish 2 , Jörg
Neugebauer 3 , and Matthias Scheffler 1 — 1 Fritz-Haber-Institut
der Max-Planck-Gesellschaft, Berlin — 2 Department of Physics,
Yarmouk University, Irbid - Jordan — 3 Dekanat Physik, Universität
Paderborn
We present ab initio electronic structure calculations for the II-VI compounds
ZnO, ZnS and ZnSe in the zinc-blende structure. In this context,
the GW-approximation to the self-energy has successfully been applied
to a wide range of materials. The presence of the shallow semicore delectrons
of Zn, however, poses a conceptual as well as computational
challenge. Previous quasiparticle calculations for ZnS and ZnSe have in
common that GW was applied as a perturbation to a density-functional
theory (DFT) calculation within either the local-density or a generalised
gradient approximation, but differ crucially in the pseudopotentials used.
Here we present DFT calculations in the exact-exchange (EXX) formalism,
which gives good agreement with quasiparticle calculations and also
with experiment for standard semiconductors [1]. We apply the EXX
approximation consistently using the newly developed approach of KLIpseudopotentials.
Furthermore we use the EXX energies and wavefunctions
as input for a GW calculation to examine the role of the 3d-electrons
and the p - d repulsion.
W. G. Aulbur, M. Städele and A. Görling, Phys. Rev. B 62 7121 (2000)
HL 17.9 Di 12:15 H14
Synthese und Charakterisierung von ZnO1−xSx — •Thorsten
Krämer 1 , Angelika Polity 1 , Changzhong Wang 1 , Yunbin He 1 ,
Dietmar Hasselkamp 1 , Baker Faragis 1 , Bruno K. Meyer 1 ,
Ute Haboeck 2 und Axel Hoffmann 2 — 1 I. Physikalisches Institut,
Justus-Liebig-Universität Gießen, Heinrich-Buff-Ring 16, 35392 Gießen
— 2 Institut für Festkörperphysik, Technische Universität Berlin,
Hardenbergstr. 36, 10623 Berlin
Dünne Schichten der ternären Legierung ZnO1−xSx wurden im gesamten
Kompositionsbereich mittels Radiofrequenzkathodenzerstäubung auf
Saphir- und Glassubstraten abgeschieden. Als Zerstäubungstarget wurde
hierbei keramisches ZnS verwendet und Argon bzw. Sauerstoff wurden
als Arbeits- bzw. Reaktivgas eingesetzt. Die Schichten wachsen in
der Wurzitstruktur und sind c-Achsen orientiert, was durch XRD(Xray
diffraction)-Messungen gezeigt wurde. Ihr c-Achsenparameter variierte
linear mit der Komposition, welche mit XPS(X-ray photoelectron
spectroscopy)- und RBS(rutherford backscattering)-Messungen bestimmt
wurde. Ramanmessungen zeigten eine Verschiebung der spektralen
Position der A1(LO)-Mode in Abhängkeit der Schichtzusammensetzung.
Die Abhängigkeit der Bandlückenenergie von der Komposition
konnte mit Absorptionsmessungen bestimmt werden. Hierbei wurde ein
Bowingverhalten der Bandlücke beobachtet. Die niedrigsten Energien betragen
2,7 bis 2,8eV für eine Komposition von x=0,5. Der Bowingparameter
beträgt etwa 2,5eV.
HL 17.10 Di 12:30 H14
Stickstoffdotierung in ZnO — •J. Sann 1 , B. Farangis 1 , B.K.
Meyer 1 und G. Pensl 2 — 1 I. Physikalisches Institut, Justus-Liebig-
Universität Gießen, Heinrich-Buff-Ring 16, 35392 Gießen — 2 Institut für
Angewandte Physik, Universität Erlangen
Unter den möglichen p- Dotanden in ZnO wird Stickstoff auf Sauerstoffplatz
favorisiert. Wir berichten über den Einbau von Stickstoff
über Implantation, durch Dotierung während des Wachstums in CVD-
Epitaxieschichten sowie über Diffusionsexperimente aus der Gasphase.
Die Photolumineszenzuntersuchungen zeigen unabhängig von der Dotiermethode
das Auftreten eines Donator-Akzeptor-Paar Übergangs bei 3.23
eV.
HL 17.11 Di 12:45 H14
Magnetische Resonanzuntersuchungen in ZnO Volumenkristallen
und Quantenpunkten — •D. Pfisterer 1 , D.M. Hofmann 1 , N.
Volbers 1 , B.K. Meyer 1 , S. Orlinski 2 und J. Schmid 2 — 1 I. Physikalisches
Institut, Justus-Liebig-Universität Gießen, Heinrich-Buff-Ring
16, 35392 Gießen — 2 Universität Leiden, Niederlande
Die Identifizierung von extrinsischen Störstellen in ZnO, die
hauptsächlich als Restverunreinigungen vorliegen, ist im Hinblick auf
eine gezielte Modifizierung des Ladungsträgertyps (n- nach p-Leitung)
von grundlegendem Interesse. In Volumenkristallen können Aluminium,
Gallium, Indium und Wasserstoff durch ESR/ENDOR Experimente als
Donatoren und Stickstoff als Akzeptor identifiziert werden. In ZnO Quantenpunkten
kann über die Wahl der Ausgangsstoffe in der Synthese insbesondere
Lithium eingebaut werden. Wir berichten über Hochfeld-ESR
Experimente, die demonstrieren, dass Lithium in zwei verschiedenen Modifiaktionen
vorliegt. Die unterschiedlichen Defektkonfigurationen werden
diskutiert.
HL 17.12 Di 13:00 H14
Eigenschaften von Li-, Sb-, und P-dotierten ZnO Dünnfilmen
— •H. von Wenckstern, C. Bundesmann, S. Heitsch, G. Benndorf,
D. Spemann, E. M. Kaidashev, M. Lorenz, M. Schubert
und M. Grundmann — Universität Leipzig, Institut für Experimentelle
Physik II, Linnéstraße 5
ZnO, ein derzeit intensiv untersuchter II-VI Halbleiter mit einer fundamentalen
Bandlücke von ca. 3.37 eV bei Zimmertemperatur (RT),
ist aufgrund seiner hohen Exzitonenbindungsenergie von etwa 60 meV
ein Kandidat für die Realisierung effektiver, im UV bei RT arbeitender,
exzitonischer Bauelemente. Dazu muss es gelingen, hochwertiges pleitendes
ZnO zu produzieren. Es wurde der Einfluss verschiedener Dotanden
auf die elektrischen, optischen und phononischen Eigenschaften
von ZnO-Dünnfilmen untersucht, welche mittels gepulster Laser Deposition
auf Saphir epitaktisch abgeschieden wurden. Die Dotanden Li,
Sb bzw. P wurden mit verschiedenen Anteilen in die Targets gemischt.
Der Typ der Majoritätsladungsträger, deren Konzentration und deren
Mobilität wurden mit Halleffektmessungen bestimmt. Der Großteil der
Proben ist n-leitend, der andere Teil der Proben (vor allem Sb- und Pdotierte
Proben) nichtleitend. Photolumineszenzmessungen bei 4 K zeigen
den Einfluss der verschiedenen Dotanden auf das Rekombinationsspektrum.
Es wurden zusätzlich temperaturabhängige Photolumineszenzmessungen
durchgeführt, um die Ursache der verschiedenen Rekombinationsbanden
zu verstehen. Die Phononenmoden wurden mit Raman-
Messungen untersucht. Zusätzlich wurde ein Großteil der Proben mit
Infrarot-spektroskopischer Ellipsometrie charakterisiert.
HL 17.13 Di 13:15 H14
Epitaxie von ZnO auf ZnO Substraten — •Arndt Zeuner,
Christian Neumann, Joachim Sann und Bruno K. Meyer — I.
Physikalisches Institut, Justus-Liebig-Universität Gießen, Heinrich-Buff-
Ring 16, 35392 Gießen
Wir untersuchten die Möglichkeiten des Wachstums von ZnO
auf ZnO Substraten. In den gewachsenen Schichten wurden mit
Röntgendiffraktometrie verschiedene Gitterkonstanten beobachtet. Des
weiteren wurden die ZnO Schichten mit Stickstoff dotiert. Die ZnO:N
Schichten wiesen einen Donator-Akzeptor-Paar Übergang auf. Die ZnO
Schichten wurden mit Sekundärionen Massenspektroskopie und Rasterelektronenmikroskopie
untersucht.