Linear optical properties of III-nitride semiconductors between 3 and 30eV

Es werden die linear optischen Eigenschaften von Gruppe-III-Nitrid Halbleitern zwischen 3 und 30eV gemessen sowie die strukturellen und elektronischen Hintergründe diskutiert. Untersucht werden dazu Galliumnitrid (GaN), Indiumnitrid (InN) und Aluminiumnitrid (AlN) sowohl in der stabilen hexagonalen Wurtzit-Kristallstruktur als auch in der metastabilen kubischen Zinkblende-Kristallstruktur. Diesen Materialien gilt seit einigen Jahren ein enormes wissenschaftliches und industrielles Interesse, dass durch ihre vielfältigen Einsatzmöglichkeiten in optoelektronischen Halbleiterbauelementen induziert ist. Dennoch sind viele grundlegende physikalische und elektronische Eigenschaften noch immer unbekannt. Der Schwerpunkt der Arbeit liegt auf der Bestimmung der dielektrischen Funktion bzw. des dielektrischen Tensors oberhalb der fundamentalen Bandkante. In diesem Spektral-bereich sind die wesentlichen materialspezifischen Absorptionsstrukturen zu finden. Durch den Vergleich der Messergebnisse werden diese Absorptionsstrukturen schließlich spezifischen Interbandübergängen an Hochsymmetriepunkten in der Brillouinzone bzw. zu Anregungen von d-Elektronen aus abgeschlossenen Elektronenniveaus zugeordnet. Für diese Zuordnung, ist es von entscheidender Bedeutung, dass erstmals beide unabhängigen dielektrischen Tensorkomponenten der Wurtzit-Kristallstrukturen gemessen wurden. In einer Symmetriebetrachtung lassen sich damit Wurtzit-Absorptionsstrukturen bestimmten Zinkblende-Interbandübergängen zuordnen. Die dabei gefundenen Gemeinsamkeiten führen in diesem Zusammenhang zum Vorschlag einer geänderten Bezeichnung der spezifischen Wurtzit-Absorptionsstrukturen. Die Bestimmung der dielektrischen Funktion im Spektralbereich bis 30eV erfolgt mit einem speziellen und zugleich auch einzigartigen Ellipsometeraufbau an der Synchrotronstrahlungsquelle BESSY II (Berliner Elektronenspeicherring für Synchrotronstrahlung). Diese Apparatur wurde bereits an der Vorgänger-Synchrotronstrahlungsquelle BESSY I betrieben und musste aber für die Messungen in dieser Arbeit modifiziert und neu charakterisiert werden. Die Bestimmung der unabhängigen dielektrischen Tensorkomponenten in der anisotropen Wurtzit-Kristallstruktur erforderte weiterhin die Ableitung spezieller mathematisch/physikalischer Zusammenhänge aus einem bekannten Modell zur Ausbreitung von elektromagnetischen Wellen in anisotropen Medien. Dies führt zu einem geschlossenen Gleichungssystem, das auch für Untersuchung von anderen uniaxial anisotropen Medien mit einer definierten Oberflächenrauhigkeit genutzt werden kann.

Author dc:creator

• Cobet, Christoph

Advisor dc:contributor.advisor

• Esser, Norbert

Licence dc:rights.uri

• http://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/

Language dc:language.iso

en, English

Identifier URI

urn:nbn:de:kobv:83-opus-11761
http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-1266

OAI identifier oai:identifier

oai:depositonce.tu-berlin.de:11303/1563