Plenarvorträge - DPG-Tagungen

Halbleiterphysik Donnerstag
HL 44.77 Do 16:30 Poster A
Local bandgap modulation of AlGaAs grown on patterned
GaAs substrates — •Wolfgang Limmer, Karl Bitzer, and Rolf
Sauer — Abteilung Halbleiterphysik, Universität Ulm, D-89069 Ulm
The growth of AlGaAs layers on patterned GaAs(001) substrates by
molecular-beam epitaxy is strongly determined by the interfacet surface
migration of Ga adatoms, leading to a pronounced variation of the local
Al concentration. Taking advantage of this migration process, we
have overgrown mesa structures, that consist of intersecting stripes or
partially overlapping squares, to obtain a local maximum or minimum,
respectively, of the AlGaAs bandgap on top of the mesas. While the surface
morphologies were imaged by scanning electron microscopy, the local
Al concentrations and thus the local AlGaAs bandgaps were mapped by
spatially resolved micro-photoluminescence spectroscopy.
HL 44.78 Do 16:30 Poster A
Lateral resolution for two-dimensional electron gas fabrication
by overgrowth of implantation doped AlxGa1−xAs — •Christof
Riedesel, Dirk Reuter, and Andreas D. Wieck — Angewandte
Festkörperphysik, Ruhr-Universität Bochum, Universtitätsstr. 150,
44780 Bochum
We use the technique of molecular beam epitaxy (MBE) overgrowth of
focused ion beam (FIB) implanted AlxGa1−xAs to fabricate laterally patterned
two-dimensional electron gases (2DEGs) [1]. Having established
a process that yields pure 2DEGs with high electron mobilities up to
1.5x10 6 cm2/V s [2], in this contribution we will present investigations on
the lateral resolution of the process.
Although FIB lithography offers the possibility to introduce the
dopants laterally resolved into the heterostructure, so far no successful
fabrication of sub-micron patterned 2DEGs has been reported for this
approach. Our experiments have shown that the resolution of the process
is not solely determined by the beam diameter of the ion beam but is
strongly affected by the thermal treatment used to cure implantation
damage and activate the ions electrically. By optimizing the annealing
conditions we have achieved a lateral resolution of less than 500 nm.
Financial support of the German Federal Ministry of Education and
Research via grant No. 01BM908/6 is gratefully acknowledged.
[1] H. Arimoto, A. Kawano, H. Kitada, A. Endoh, and T. Fujii, J. Vac.
Sci. Technol. B 9 (1991) 2679.
[2] D. Reuter, C. Riedesel, P. Schafmeister, C. Meier, and A.D. Wieck,
Appl. Phys. Lett. 82 (2003) 481.
HL 44.79 Do 16:30 Poster A
Characterization of crack-free and relaxed bulk-like GaN grown
on 2” sapphire — •A. Kasic 1 , D. Gogova 1 , H. Larsson 1 , C.
Hemmingsson 1 , I. Ivanov 1 , B. Monemar 1 , C. Bundesmann 2 , M.
Schubert 2 , and M. Heuken 3 — 1 Linköping University, Department of
Physics and Measurement Technology, S-581 83 Linköping, Sweden —
2 Universität Leipzig, Institut für Experimentelle Physik II, Linnéstr. 5,
D-04103 Leipzig — 3 Aixtron AG, Kackerstraße 15-17, D-52072 Aachen
We demonstrate the growth of high-quality and stress-free bulk-like (300-
µm-thick) GaN by hydride vapor phase epitaxy (HVPE) in a vertical
atmospheric-pressure reactor. The crystalline quality and the residual
stress in the 2” GaN wafer were investigated by various characterization
techniques. The lateral homogeneity of the wafer was monitored by
low-temperature photoluminescence mapping. Precise µ-Raman scattering
profiling measurements provide the vertical strain distribution and
the evolution of the crystalline quality with increasing film thickness. The
high crystalline quality on the Ga-face was proved by high-resolution Xray
diffraction and photoluminescence measurements. The position of the
main near-band-gap photoluminescence line and the phonon spectra obtained
by infrared spectroscopic ellipsometry show consistently that the
2” crack-free GaN is virtually stress-free over a diameter of approximately
4 cm.
Such GaN material can serve as a substrate for further homoepitaxial
strain-relaxed and crack-free growth needed for fabrication of device
structures.
HL 44.80 Do 16:30 Poster A
Infrared and VIS/UV optical properties of GaN/AlN superlattices
grown on Si substrate — •A. Kasic 1 , B. Monemar 1 ,
M. Schubert 2 , A. Dadgar 3 , F. Schulze 3 , and A. Krost 3 —
1 Linköping University, Department of Physics and Measurement Technology,
S-581 83 Linköping, Sweden — 2 Universität Leipzig, Institut
für Experimentelle Physik II, Linnéstr. 5, 04103 Leipzig — 3 Otto-von-
Guericke-Universität Magdeburg, Institut für Experimentelle Physik,
Universitätsplatz 2, 39016 Magdeburg
We report optical properties of 20-period GaN/AlN superlattice (SL)
structures from the mid-infrared to the ultraviolet spectral range. The
MOCVD-grown hexagonal SL structures with effective Al-content of 24%
were either intentionally undoped, Si- or Mg-doped, and deposited on Si
substrate using SiN in-situ masks and AlN interlayers.
Infrared ellipsometry spectra reveal a superlattice-related LO phonon
mode of A1 symmetry, which is subject to a distinct blue shift towards
the respective value for AlN with increasing SL sublayer dimensions. Information
on the SL strain is extracted from the phonon modes of the
GaN- and AlN-SL sublayers.
Regarding the SL’s as effective homogeneous mediums, their UV dielectric
function properties are examined by spectroscopic ellipsometry.
Quantum-size affected electronic band-to-band-transitions of the superlattice
structures are observed and compared to photoluminescence measurements.
HL 44.81 Do 16:30 Poster A
Einbau von Phosphor in GaN auf Si(111) mittels MOVPE —
•Karsten Fehse, Armin Dadgar, Annette Diez, Fabian Schulze,
Thomas Hempel, Till Riemann, Peter Veit und Alois Krost
— Otto-von-Guericke Universität, Magdeburg, Institut für Experimentelle
Physik, Fakultät für Naturwissenschaften, Universitätsplatz 1, 39016
Magdeburg
Im Augenblick gibt es sehr wenige Erfahrungen zur Herstellung von
ternären GaN1−xPx Verbindungen. Lediglich zur Stickstoffdotierung von
GaP:N liegen Erfahrungen vor. Wir untersuchen den Einbau von Phosphor
in GaN mittels MOVPE. Es wurden GaN:P auf GaN/Si(111) gewachsen.
Photolumineszenz- und Kathodolumineszenzmessungen zeigen
starke Änderungen der Spektren in Abhängigkeit von der Wachstumstemperatur
und dem Phosphinangebot. XRD-Messungen und REM-
Aufnahmen der Oberflächenmorphologie zeigen einen deutlichen Umschwung
der strukturellen Eigenschaften aufgrund des unterschiedlich
starken Phosphoreinbaus. Anhand von TEM-Aufnahmen der GaN:P-
Proben wird das Einbauverhalten bei einem Phosphinangebot von 0.05 -
5ml/min bei 800 ◦ C bis 1100 ◦ C diskutiert.
HL 44.82 Do 16:30 Poster A
Photoelektrochemische Strukturierung von SiC und laterales
überwachsen mit GaN/AlxGa1−xN — •B. Postels, N. Riedel,
D. Fuhrmann, U. Rossow und A. Hangleiter — TU Braunschweig,
Inst. f. Techn. Physik, 38106 Braunschweig; b.postels@tu-bs.de
Laterales Wachstum erzielt eine Defektreduktion, die für eine
verlängerte Lebensdauer von blauen und ultravioletten Leuchtdiodenund
Lasern nötig ist. Hier wird laterales Wachstum auf strukturiertem
SiC betrachtet. Zur Strukturierung des chemisch sehr beständigen
SiC wurde ein photoelektrochemischer Ätzprozess entwickelt, wobei typischerweise
mit Schwefelsäure SiC in den Fenstern von Metallmasken oxidiert
wird. Das Oxid wird mit HF entfernt, wobei 1-2µm tiefe Gräben entstehen.
Durch Variation der Ätzbedingung wird versucht noch tiefere und
bessere Ätzprofile zu erhalten. Dabei scheinen Diffusionsprozesse im Elektrolyt
in der Nanostruktur des Oxids begrenzend zu sein. Die so erhaltenen
Stegstrukturen wurden mit GaN und AlxGa1−xN überwachsenen.
Bei GaN konnte laterales Wachstum ausgehend von den Stegseitenflächen
mit reduzierter Defektdichte und vollständiger Koaleszenz sowohl beim
undotierten als auch beim n-dotierten GaN festgestellt werden. Problematischer
war das überwachsen mit AlxGa1−xN, bei dem bei vergleichbaren
Wachstumsbedingungen eine geringere laterale Wachstumsrate festgestellt
wurde. Zudem ergab sich in Photolumineszenzuntersuchungen
deutlich separierte bandkantennahe Emissionen, die darauf hindeuten,
daß die Aluminiumkonzentrationen xAl in den lateral gewachsenen Bereichen
reduziert ist. Das Verhalten unterscheidet sich zwischen den Stegorientierungen
in [1¯100 und [11¯20] Richtung.