Grundlegende Eigenschaften nicht-polarer Oberflächen von ternären Gruppe-III-Nitrid-Verbindungshalbleitern
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Halbleiterbauelemente auf Basis von Gruppe III-Nitriden in der Wurtzit-Struktur erfordern ternäre (Al,Ga,In)N-Verbindungen, um die gewünschten Materialeigenschaften zu erreichen. Allerdings sind diese ternären Legierungen nicht gitterangepasst an die vorhandenen Substrate, mit Ausnahme von Al0.81In0.19N/GaN, das nahezu gitterangepasst ist. Darüber hinaus bietet ein Wachstum auf nicht polaren Oberflächen ternärer Nitride die Möglichkeit, polarisationsfreie Heteroübergänge herzustellen. Da das Wachstum direkt von den Oberflächeneigenschaften beeinflusst wird, bestand das Ziel des aktuellen Projekts darin, die grundlegenden elektronischen und strukturellen Eigenschaften nicht polarer Oberflächen von ternären Nitridhalbleitern zu untersuchen. Im Rahmen des Projekts wurden die zusammensetzungsabhängigen Änderungen der intrinsischen Oberflächenzustände für (Al,Ga)N, die Dotierungsabhängigkeit des Zusammenspiels von extrinsischen und intrinsischen Oberflächenzuständen, die zu einem Fermi-Level-Pinning führen, und der Effekt der Hydroxylierung während der Luftexposition bestimmt. Darüber hinaus haben wir eine Methodik zur quantitativen Bestimmung von Polarisationsänderungen und Elektronenaffinitätsänderungen an Heterogrenzflächen entwickelt, die auf der Kalibrierung der Elektronenholographie in der Transmissionselektronenmikroskopie basiert. Dies wurde für (Al,Ga)N/GaN- und (In,Ga)N/(Al,Ga)N-Grenzflächen demonstriert, wo eine anomale Gitterrelaxation mit einer Minimierung der Polarisationsänderung korrelierte.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Dislocation bending in GaN/step-graded (Al,Ga)N/AlN buffer layers on Si(111) investigated by STM and STEM. Philosophical Magazine, 98(34), 3072-3085.
Zhang, Lei; Portz, Verena; Schnedler, Michael; Jin, Lei; Wang, Yuhan; Hao, Xiaopeng; Eisele, Holger; Dunin-Borkowski, Rafal E. & Ebert, Philipp
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Interplay of anomalous strain relaxation and minimization of polarization changes at nitride semiconductor heterointerfaces. Physical Review B, 102(24).
Wang, Y.; Schnedler, M.; Lan, Q.; Zheng, F.; Freter, L.; Lu, Y.; Breuer, U.; Eisele, H.; Carlin, J.-F.; Butté, R.; Grandjean, N.; Dunin-Borkowski, R. E. & Ebert, Ph.
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Interplay of intrinsic and extrinsic states in pinning and passivation of m-plane facets of GaN n-p-n junctions. Journal of Applied Physics, 128(18).
Freter, L.; Wang, Y.; Schnedler, M.; Carlin, J.-F.; Butté, R.; Grandjean, N.; Eisele, H.; Dunin-Borkowski, R. E. & Ebert, Ph.
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Quantitative investigation of group III-nitride interfaces by a combination of scanning tunneling microscopy and off-axis electron holography. Schriften des Forschungszentrums Jülich, Reihe Information Band 64 (2021). Dissertation RWTH Aachen University 2020, ISBN: 978-3-95806-534-5,
Yuhan Wang
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Surface states and Fermi-level pinning on non-polar binary and ternary (Al,Ga)N surfaces. Schriften des Forschungszentrums Jülich, Reihe Information Band 84 (2022). Dissertation RWTH Aachen University 2022, ISBN 978-3-95806-644-1
Lars Freter
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Rastertunnelmikroskopie an Querschnittsflächen und modifizierten Oberflächen von III-V-Verbindungshalbleitern. Dissertation TU-Berlin (2023)
Wjatscheslav Martyanov
