Plenarvorträge - DPG-Tagungen

Halbleiterphysik Dienstag
cally Assisted Ion Beam Etching (CAIBE) sowie Chemical Gas Etching
(CGE) unter Verwendung von Argon und Chlor als Prozessgase. Diese
Prozesse charakterisieren und optimieren wir hinsichtlich niedriger
Störstellendichten und Rauhigkeiten der Grenzflächen mit Deep Level
Transient Spectroscopy (DLTS), Magnetotransport-Messungen und Rasterkraftmikroskopie.
Die Störstellendichten, Elektronenbeweglichkeiten
und Rauhigkeiten hängen stark von den gewählten Prozessparametern
ab. In diesem Vortrag werden insbesondere die Ergebnisse der DLTS-
Messungen vorgestellt.
HL 25.5 Di 19:00 H14
Relaxation times in type I and type II (Ga,In)As/Ga(N,As)
quantum wells — •K Hantke, J. D. Heber, H. Grüning, P. J.
Klar, W. Heimbrodt, J. Koch, S. Nau, W. Stolz, and W. W.
Rühle — FB Physik und WZMW, Philipps-Universität Marburg, 35032
Marburg
HL 26 Hauptvortrag Dadgar
The incorporation of small quantities of nitrogen into GaAs or
(Ga,In)As leads to a strong red shift of the band gap due to a level repulsion
between the localized nitrogen level above the conduction band edge
and the conduction band of the host material itself. Therefore, emitters
in the technologically important wavelength region around 1.3 µm can
be realized with these materials. The influence of this incorporation of
nitrogen on the conduction band discontinuity of (Ga,In)As/Ga(N,As)
quantum wells was determined as a function of temperature and excitation
density by time-resolved photoluminescence measurements. With
increasing nitrogen concentration in the barriers, ranging from about
0.48% to 2.2%, a switch in band-offset from type I to type IIb was found.
At intermediate nitrogen concentrations of around 0.75% to 1.25% the
actual band-offset is shown to strongly depend on temperature and excitation
density.
Zeit: Mittwoch 14:30–15:15 Raum: H15
Hauptvortrag HL 26.1 Mi 14:30 H15
Strains and stresses in GaN heteroepitaxy - sources and control
— •Armin Dadgar — Institut für Experimentelle Physik, Otto-von-
Guericke-Universität Magdeburg, Universitätsplatz 2, 39106 Magdeburg
GaN epitaxy, either on sapphire, SiC or Si leads to strained layers due
to several sources such as thermal strain, lattice mismatched layers as Al-
GaN or InGaN, strain by island growth and strain generated by doping.
Using an in-situ curvature measurement technique we can observe the
strain state of GaN during growth. With theoretical models we describe
the evolution of stress during growth, in our case for GaN on Si. By the
in-situ technique the influence of different layer schemes and of doping
on stress evolution can be investigated in detail. In the case of doping we
show the influence of different layer schemes on the evolution of stress.
The control of strain is also important to avoid cracking of thicker layers
during growth or when cooling and to obtain low-curvature layers for
further processing. We show ways to control stresses and strains in GaN
heteroepitaxy to achieve these goals and present latest results for GaN
based devices on Si.
HL 27 GaN: Präparation und Charakterisierung
Zeit: Mittwoch 15:15–19:15 Raum: H15
HL 27.1 Mi 15:15 H15
MOVPE-Wachstum und röntgenografische Strukturuntersuchungen
von GaN-Schichten auf Si(001) — •F. Schulze, J.
Bläsing, A. Dadgar und A. Krost — Otto-von-Guericke-Universität
Magdeburg, PF 4120, 39016 Magdeburg
Zur Integration von GaN-basierten Bauelementen in die etablierte Optoelektronik
ist es vorteilhaft (001)-orientiertes Silizium als Substratmaterial
zu verwenden, da dies die Standardoberfläche der gesamten Si-
Technologie ist. Mittels MOVPE wurden daher GaN-Schichten auf Si
(001)-Substraten abgeschieden. Durch Variation der Pufferschichtstruktur
sowie der Wachstumsparameter konnten dabei gezielt unterschiedliche
GaN-Orientierungen realisiert werden. Mit Hilfe von hochauflösender
Röntgenbeugung (HRXRD) und verschiedenen Messmethoden wie: θ/2θscans,
ω-scans und Polfiguren konnten die jeweiligen Texturen bestimmt
und qualitativ ausgewertet werden. Zum einen wächst das GaN mit der
(1012) Ebene auf dem Si (001) mit 4 Orientierungsmöglichkeiten auf,
wobei die (100) Ebene der Si-Elementarzelle und die (1012) Ebene der
GaN-Einheitszelle um 45 ◦ zueineinder verdreht sind, was mit einer besseren
Gitteranpassung erklärt werden kann. Von den 4 Orientierungen
kann eine durch Fehlorientierung des Substrates bevorzugt werden. Zum
anderen konnte unter anderen Wachstumsbedingungen eine ausgeprägte
c-Achsen-Orientierung des GaN erreicht werden. Kubische Phasenanteile
des GaN konnten dabei ausgeschlossen werden.
HL 27.2 Mi 15:30 H15
Spektroskopie von versetzungskorrelierten Energieniveaus
in GaN mit thermisch und optisch angeregter Oberflächenpotentialmikroskopie
— •Andre Krtschil und Alois
Krost — Institut für Experimentelle Physik, Otto-von-Guericke-
Universität Magdeburg
Es ist bekannt, daß Rasteroberflächenpotentialmikroskopiemessungen
(SSPM) sensitiv für den Ladungszustand von Versetzungen in GaN sind.
Am Beispiel von unterschiedlich dotierten, MOCVD-gewachsenen GaN-
Schichten auf Saphirsubstrat wird erläutert, wie die SSPM-Technik zur
Spektroskopie der korrespondierenden Energieniveaus erweitert werden
kann. Zum einen wurde die Temperaturabhängigkeit des SSPM-Signals
untersucht, wobei sich die thermische Aktivierungsenergie der Versetzungsniveaus
aus einer Arrheniusdarstellung der Potentialpeakhöhe be-
stimmen lässt. Weiterhin wurden zur Detektion von energetisch tiefer liegenden
Niveaus die Versetzungsdurchstöße während der SSPM-Messung
über eine Glasfaseroptik mit monochromatischem Licht angeregt. Aus
dem lokalen Spektrum lässt sich dann bei resonanter Anregung auf die
optische Übergangsenergie der Versetzungsniveaus schließen. Erste Ergebnisse
für Schraubenversetzungen in GaN:Mg ergaben thermische Aktivierungsenergien
von 200-350 meV sowie eine breite optische Resonanzbande
um 2.95 eV. Diese Ergebnisse sowie die Resultate für die anderen
Versetzungstypen und ihre Abhängigkeit von der Schichtdotierung werden
im Detail diskutiert.
HL 27.3 Mi 15:45 H15
Optimierung eines neuen GaN MOVPE-Wachstumsprozesses
mit reduzierten parasitären Depositionen — •Roger Steins, Nicoleta
Kaluza, Konrad Wirtz, Hilde Hardtdegen und Hans
Lüth — Centre of Nanoelectronic Systems for Information Technology,
Institut für Schichten und Grenzflächen, Forschungszentrum Jülich,
52425 Jülich
Eine der größten Herausforderungen bei der MOVPE von GaN ist reproduzierbare
Schichtabscheidung. Verantwortlich für die Nichtreproduzierbarkeit
sind parasitäre Depositionen auf den Reaktorwänden, welche
die Gasphasenzusammensetzung und Reaktortemperatur erheblich beeinflussen.
Gerade in Horizontal-Reaktorsystemen entstehen vergleichsweise
große katalytisch wirkende Oberflächen.
Der hier vorgestellte Ansatz zur Vermeidung der parasitären Depositionen
verringert die TMGa Konzentration in der Nähe der heißen
Reaktorwände. Bewerkstelligt wird dies hauptsächlich durch einen
veränderten Gaseinlass. Üblicherweise wird die Gruppe V Quelle wegen
des inkongruenten Verdampfens dieser Elemente bevorzugt in die Nähe
des Substrates gebracht. Vom Hydridfluß separiert wird das Metallorganikum
oberhalb davon -in der kalten Zone des Reaktors- eingeleitet.
Somit vertauscht der neue Prozess im Wesentlichen die Gasflüsse von
Gruppe III Metallorganikum und Gruppe V Hydrid und vermeidet damit
parasitäre Deposition. Dieser neue Prozess wird vorgestellt und die
Auswirkungen auf die Schichtabscheidung präsentiert.