Untersuchung und Weiterentwicklung der Hochtemperatur-Gasphasenepitaxie für die Herstellung von einkristallinen GaN-Schichten

• Antragsteller: Dr. Olf Pätzold; Professor Dr. David Rafaja
• Fachliche Zuordnung: Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 257632561

Das Vorhaben beinhaltet die Weiterentwicklung der Hochtemperatur-Gasphasenepitaxie (HTVPE) zu einer kostengünstigen und umweltfreundlichen Alternative für die Herstellung von GaN-Schichten auf Saphir-Substraten. Diese Methode, die auf dem physikalischen Gasphasentransport von Gallium beruht, bietet das Potenzial für die Herstellung sowohl von GaN-Templates als auch von GaN-Volumenschichten und stößt deshalb auf ein wachsendes internationales Interesse. Die Hauptziele der Arbeiten sind die Untersuchung und Aufklärung der Defektwechselwirkung im GaN, die Entwicklung von Methoden für ein reproduzierbares Defekt- und Spannungs-Engineering zur Optimierung der Schichtqualität, sowie die Verbesserung der Stabilität des HTVPE-Prozesses bei hohen Wachstumsraten. Für das Erreichen der Zielstellung sind systematische Züchtungsexperimente sowie eine detaillierte und umfassende strukturelle Charakterisierung der erzeugten Schichten geplant. Im Ergebnis des Projektes soll eine wissenschaftlich fundierte Einschätzung des Anwendungspotenzials der HTVPE möglich sein. Im Mittelpunkt steht dabei die Beantwortung der folgenden Fragen: - Ist die HTVPE für die Herstellung von dicken GaN-Volumenschichten geeignet? - Ermöglicht die HTVPE die heteroepitaktische Abscheidung von GaN-Schichten auf Saphir mit einer für die Anwendung als Template ausreichenden Schichtqualität?Bei der Vorhabensbeschreibung handelt es sich um die überarbeitete Version eines abgelehnten Fortsetzungsantrags, in der die Kommentare der Gutachter sowie die Empfehlungen in der Stellungnahme der zuständigen DFG-Fachkollegien zur vorherigen Version des Fortsetzungsantrages berücksichtigt wurden. Das Vorhaben ist als Kooperationsprojekt zwischen zwei Instituten der TU Bergakademie Freiberg konzipiert. Die Erfolgsaussichten ergeben sich aus den Kompetenzen der beteiligten Institute auf dem Gebiet der Züchtung und Charakterisierung von GaN, sowie aus den Resultaten des Vorgängerprojektes. So wurden z.B. erste Experimente mit hohen Wachstumsraten >100µm/h und zum in-situ Defekt-Engineering durchgeführt, bei denen die prinzipielle Realisierbarkeit der im Fortsetzungsantrag geplanten Arbeiten demonstriert wurde.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen