Molekularstrahlepitaxie im Materialsystem Ga(N,Sb)

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit dem Sb-Einbau in epitaktischen GaN-Schichten und dem N-Einbau in GaSb-Schichten im Hinblick auf die erstmalige Herstellung eines GaNxSb1-x - Mischkristalls. Die Schichten wurden mit Hilfe der Molekularstrahlepitaxie unter Verwendung von NH3 als N-Quelle, sowie Ga- und Sb-Feststoffquellen auf Si(111)-und GaSb(001)-Substraten abgeschieden. Der N-Einbau wurde auch in homoepitaktischen GaSb-Schichten überprüft. <br>Theoretischen Berechnungen zufolge besitzen Mischsysteme wie GaNxSb1-x, bei denen die Unterschiede im atomaren Durchmesser und in der Elektronegativität der Atome sehr groß sind, eine große Mischungslücke. Für GaNxSb1-x lässt sich folglich im thermodynamischen Gleichgewicht eine Mischungslücke über fast den gesamten Mischungsbereich vorhersagen. Es ist bekannt, dass sich diese Problematik in der Molekularstrahlepitaxie (MBE) teilweise umgehen lässt, da hier das Wachstum kinetisch kontrolliert wird und daher weit entfernt von einem thermodynamischen Gleichgewicht stattfindet. <br>Zunächst wurden die beim Wachstum von Ga(N,Sb) in der MBE auftretenden Oberflächenreaktionen vor allem zwischen NH3 und Sb4 untersucht. Wie sich herausstellte, haben diese Reaktionen eine stark einschränkende Wirkung auf das kristalline Schichtwachstum. <br>Es wurde ein Sb-Einbau in einkristallinen hexagonalen GaN-Schichten bis zu einer Konzentration von 1.6 erreicht. Die strukturelle, optische und elektrische Charakterisierung der Ga(N,Sb)-Proben deuten auf einen antisite-Einbau des Sb im GaN-Kristallgitter zu einem Anteil von 25 - 30 hin. Der restliche Anteil des eingebauten Sb in GaN wird auf Zwischengitterplätzen bzw. unter Bildung von Sb-clustern erwartet. <br>Der isovalente N-Einbau in einkristallinen kubischen GaSb-Schichten konnte bis zu einer Dotierstoffkonzentration von 6e19 Atome/cm^3 nachgewiesen werden.

Author dc:creator

• Cristea, Peter

Contributors dc:contributor

• Benz, Klaus-Werner

• Ga(N,Sb)
• MBE
• NH3-Quelle
• Si(111)-Substrat
• GaN
• GaSb
• NH3-source
• Si(111)-substrate

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