Plenarvorträge - DPG-Tagungen

Halbleiterphysik Mittwoch
HL 27.4 Mi 16:00 H15
Anisotropy of the Dielectric Function for wurtzite InN — •R.
Goldhahn 1 , A.T. Winzer 1 , V. Cimalla 2 , O. Ambacher 2 , C. Cobet
3 , N. Esser 3 , J. Furthmüller 4 , F. Bechstedt 4 , H. Lu 5 , and
W.J. Schaff 5 — 1 Institute of Physics, TU Ilmenau, PF 100565, 98684
Ilmenau — 2 Center for Micro- and Nanotechnologies, TU Ilmenau —
3 TU Berlin — 4 FSU Jena — 5 Cornell University, Ithaca, U.S.A.
Theoretical calculations of the dielectric function (DF) for wurtzite InN
predict a pronounced anisotropy in the range of the high-energy critical
points of the band structure. Neither for MBE/MOVPE grown layers
(gap energy ∼ 0.7 eV) nor sputtered films (absorption edge ∼ 1.9 eV)
such an anisotropy has been reported yet. We succeeded in growing aplane
InN on r-plane sapphire substrate by plasma-assisted MBE. Those
layers offer the advantage that the light can be polarized parallel and perpendicular
to the optic axis (c-axis) allowing the direct determination of
both the ordinary and extraordinary component of the DF tensor. Here,
results of spectroscopic ellipsometry measurements in the energy range
from 0.7 up to 9.5 eV (partly using synchrotron radiation) are presented.
For the first time, strong optical anisotropy of InN is demonstrated in the
energy range above 4.5 eV. The data are compared with results of firstprinciples
band structure and DF calculations. Data analysis in the near
band gap range proves in addition a strong non-parabolicity of the conduction
band. All results provide further evidence that InN is a narrow
band gap semiconductor.
HL 27.5 Mi 16:15 H15
Verspannung und Wingtilt von ELOG GaN auf SiC Substraten
— •Nikolaus Gmeinwieser 1 , Karl Engl 1 , Peter Gottfriedsen
1 , Ulrich T. Schwarz 1 , Josef Zweck 1 , Werner Wegscheider
1 , Stephan Miller 2 , Andreas Leber 2 , Andreas Weimar 2 ,
Alfred Lell 2 und Volker Härle 2 — 1 Naturwissenschaftliche Fakultät
II- Physik, Universität Regensburg — 2 OSRAM Opto Semiconductors
GmbH, Wernerwerkstr. 2, 93049 Regensburg
Zur Herstellung defektreduzierter GaN Schichten auf SiC Substraten
verwenden wir den ELOG (epitaxial lateral overgrowth) Prozess.
Die Flügel der ELOG-Streifen sind gegenüber den Fenstern weniger
verspannt und weisen intensivere Photolumineszenz (PL) mit
schmäleren Linienbreiten auf. TEM Aufnahmen zeigen über den ELOG-
Maskenrändern eine hohe Dichte von Versetzungslinien, die entlang der
ELOG-Streifen verlaufen und durch den Wingtilt der Proben verursacht
werden. Micro-Photolumineszenz (µPL) Messungen ergaben im Bereich
der Maskenränder und in den angrenzenden 2 µm der Flügel niedrigere
PL-Intensität, höhere Linienbreiten und stärkere tensile Verspannung gegenüber
sowohl den Fenstern als auch den Flügeln. Durch einen Wechsel
des ELOG-Maskenmaterials von SiO2 zu SiNx konnte der Wingtilt um
eine Größenordnung auf ca. 0,4 Grad reduziert werden. Die so hergestellten
Proben zeigen kein Anzeichen reduzierter Materialqualität entlang
der Maskenränder.
HL 27.6 Mi 16:30 H15
Selforganized superlattice formation in AlGaN grown by
MOVPE — •Andreas Able, Karl Engl, Josef Zweck, and
Werner Wegscheider — Institut für Experimentelle und Angewandte
Physik, Universität Regensburg, Universitätsstr. 31, D-93053
Regensburg, Germany
Phase separation and demixing processes are well known phenomena
in the system of group-III nitrides. Especially the clustering of indium
in InGaN quantumwells is investigated thoroughly as it may be the key
for lasing. In contrast to that, not much is yet known about large scale
selforganization in the AlGaN ternary system. Few groups have reported
formation of selforganized superlattices in this system, but no further
studies were published 1 .
To clarify this process, we have grown a series of AlGaN structures
on Si(111) by metal organic chemical vapor phase epitaxy (MOVPE).
The samples were characterized using high resolution xray diffraction
(HRXRD), high resolution transmission electron microscopy (HRTEM)
as well as photoluminescence measurements.
The formation of superlattices with periods of about 3.1nm has been
observed within a wide range of growth parameters. The results of these
measurements are presented and a model for the underlying process is
proposed.
1 B. Neubauer, A. Rosenauer, D. Gerthsen, O. Ambacher and M. Stutzmann,
Appl. Phys. Lett. 73, 930 (1998)
HL 27.7 Mi 16:45 H15
Chemically ordered AlxGa1−xN alloys: Spontaneous formation
of natural quantum wells — •L. Lymperakis 1 , M. Albrecht 2 ,
J. Neugebauer 1,3 , J.E. Northrup 4 , L. Kirste 5 , and H.P.
Strunk 2 — 1 Fritz-Haber-Institut der Max-Planck-Gesellschaft, Berlin
— 2 Universität Erlangen-Nürnberg, Lehrstuhl Mikrocharakterisierung
— 3 Universität Paderborn — 4 Palo Alto Research Center, CA 94304,
U.S.A. — 5 Freiburger Materialforschungszentrum, Universität Freiburg
We have combined density-functional theory (DFT) calculations with
x-ray and transmission electron microscopy experiments to study formation,
stability, and structural and optical properties of ordered
AlxGa1−xN. Our calculations show that ordered structures are thermodynamically
unstable against disorder. We have therefore explored whether
kinetics may be used to achieve ordering. Based on our calculations we
find that adatom kinetics at surface steps can induce ordering. An analysis
of the computed electronic structure showed that ordering significantly
affects the electronic structure: it causes a redshift in the band
gap by 100 meV. The theoretical predictions have been confirmed by
the experimental studies. Under appropriate growth conditions an alternating
1 × 1 AIN/GaN superlattice forms. While transmission electron
microscopy shows the presence of ordered domains, annealing under high
pressure and high temperature leads to disappearance of the superlattice,
accompanied by a blue shift of the luminescence up to 140 meV.
HL 27.8 Mi 17:00 H15
Beobachtung eines Be-korrelierten Donator-Zustandes in GaN
mittels Radiotracer-Spektroskopie — •F. Albrecht 1 , J. Grillenberger
2 , U. Reislöhner 1 , G. Pasold 1 , M. Dietrich 3 , W. Witthuhn
1 und die ISOLDE Collaboration 4 — 1 Friedrich-Schiller-
Universität Jena, Institut für Festkörperphysik, Max-Wien-Platz 1, 07743
Jena — 2 Fysisk institutt, Postboks 1048 - Blindern, 0316 Oslo, Norwegen
— 3 Technische Physik, Universität des Saarlandes, 66041 Saarbrücken —
4 CERN, CH-1211, Geneva 23, Schweiz
Mit Hilfe der in dieser Studie erstmalig angewendeten Radiotracer
Thermal Admittance Spectroscopy (TAS) wurde ein Be-korrelierter
Donator-Zustand in der Bandlücke von GaN identifiziert. Hierfür wurde
das radioaktive Isotop 7 Be sowohl in p- als auch in n-leitende GaN-
Schichten implantiert. Wiederholt an n-Typ GaN aufgenommene TAS-
Spektren zeigen die Existenz eines Donator-Zustandes bei 390 meV oberhalb
der Valenzbandkante, dessen Konzentration entsprechend der Elementumwandlung
von 7 Be zu 7 Li (T1 /2 = 53.3 d) abnimmt. Daraus folgt
ein direkter Zusammenhang zwischen diesem Donator-Zustand und Be.
Die Implantation vergleichbarer Dosen des Isotops 7 Be in p-Typ GaN
hingegen führte zu einer signifikanten elektrischen Aktivierung des zum
Zwecke der p-Dotierung eingebrachten Mg-Akzeptors.
HL 27.9 Mi 17:15 H15
Oberflächenbedeckung und Lumineszenzverhalten von Nitrid-
Quantenfilmen — •A. Buchholz, D. Fuhrmann, U. Rossow und
A. Hangleiter — Institut für Technische Physik, Technische Universität
Braunschweig, Mendelssohnstr. 2, 38106 Braunschweig
Das Zusammenwirken von spontanem und piezoelektrischem Feld
hat einen großen Einfluss auf die optischen Eigenschaften von
Gruppe-III-Nitriden. Oberflächenbelegungen können dabei abschirmend
auf das spontane Feld wirken. Bei früheren Kathodolumineszenz
(KL)-Messungen an InGaN/GaN-Quantenfilmen zeigte sich eine
Blauverschiebung der Lumineszenzlinie, die auf elektronenstimulierte
Desorption schwach gebundener Spezies von der Oberfläche zurückgeführt
wurde. Systematische Untersuchungen erfolgen nun in einem
Ultrahochvakuum(UHV)-System, in dem die Proben mittels temperaturabhängiger
KL charakterisiert werden, wobei die Restgaszusammensetzung
durch ein Quadrupolmassenspektrometer bestimmt wird. Eine
Vielzahl der Proben (GaN/InGaN- und AlGaN/GaN-Kompositionen)
zeigte in der KL eine von der Anregungsleistung abhängige Dynamik
der Intensitätsentwicklung. Ein Ausheizen der Proben im UHV nimmt
dabei Einfluss auf diesen Effekt; die gleichzeitig beobachtete Zunahme
des Wasserdampfanteils in der Kammer, begleitet von der Tatsache, dass
sich die Proben an Atmosphäre ” regenerieren“ lassen, lässt vermuten,
dass die Entwicklung durch ein ” Reinigen“ der Oberfläche, vornehmlich
von Wasser, verursacht wird. Das definierte Ausheizen erlaubt dabei die
Präparation unterschiedlich stark belegter Oberflächen, die im Weiteren
auch mittels Photolumineszenz (PL) untersucht werden sollen.