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Plasmaunterstützte Molekularstrahlepitaxie von AlGaN/GaN-Heterostrukturen: Substrateinfluss auf die strukturellen, optischen und elektrischen Eigensch

Plasmaunterstützte Molekularstrahlepitaxie von AlGaN/GaN-Heterostrukturen: Substrateinfluss auf die strukturellen, optischen und elektrischen Eigensch

Schubert, Felix

Paperback

Technology & Engineering

ISBN10: 374122863X
ISBN13: 9783741228636
Publisher: Bod - Books on Demand
Published: Jul 15 2016
Pages: 134
Weight: 0.37
Height: 0.29 Width: 5.83 Depth: 8.27
Language: German
Ziel dieser Arbeit ist die Herstellung hochqualitativer AlGaN/GaN-Heterostrukturen mittels Molekularstrahlepitaxie (MBE) für die Anwendung in Transistoren mit hoher Elektronenbeweglichkeit (HEMTs). Eingangs wird das verwendete MBE-System systematisch charakterisiert. Dabei werden technisch relevante Parameter, wie die Schichtdickeninhomogenität, untersucht. Davon ausgehend wird der Einfluss der Wachstumsbedingungen auf die Morphologie und Kristallqualität der gewachsenen GaN-Schichten untersucht. Sie zeichnen sich durch atomar glatte Oberflächen und beste Kristallqualität aus. Anschlie end steht die Entwicklung hochpräziser und ultrareiner Heterostrukturen im Fokus. Dazu werden kurzperiodische AlGaN/GaN-Übergitter als vielseitige Teststruktur etabliert. Hochaufgelöste Röntgenbeugung an diesen Übergittern erlaubt Zugriff auf relevante Strukturparameter wie Aluminiumgehalt, Schichtdicke, Kristallqualität und Grenzflächenperfektion. Die Ergebnisse zeigen das Erreichen extrem scharfer Grenzflächen, exakter Schichtdickenkontrolle und hochpräziser Periodizität in den Heterostrukturen an. Die Substratqualität stellt sich dabei als limitierender Faktor für die strukturelle Perfektion der MBE-gewachsenen Strukturen heraus. Zeitaufgelöste Photolumineszenzmessungen an ausgewählten Übergittern zeigen zudem, dass die Exzitonenlebensdauer analog zur strukturellen Qualität mit zunehmender Versetzungsdichte im verwendeten Substrat abnimmt. Untersuchungen zur Reinheit des gewachsenen GaNs zeigen, dass Sauerstoff, der als Donator wirkt, die dominierende Hintergrundverunreinigung ist. Es zeigt sich, dass unter optimaler Wachstumsstöchiometrie die Wachstumstemperatur der Schlüsselparameter für die Kontrolle seines Einbaus ist. Alle 50 K reduziert sich die Konzentration an eingebautem Sauerstoff um eine Grö enordnung. Bei einer Wachstumstemperatur von 665 C zeigt das gewachsene GaN isolierendes Verhalten. Diese Materialreinheit ist die Grundvoraussetzung für ein präzises Schaltverhalte

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