Neuartige Halbleitermaterialien mit großer Bandlücke zur Anwendung in der Optoelektronik und für die Grundlagemnforschung
Zusammenfassung der Projektergebnisse
In dem Projekt wurden neuartige Aspekte von GaN-basierten UV-sensitiven und selbstsperrenden Bauelementkonzepten untersucht. Abhängig vom Hintergrundniveau der Restverunreinigungen kann im Dunkeln ein 2DEG in hochreinen GaN/AlGaN-Schichtstapeln gewachsen mittels MBE fehlen. Diese Eigenschaft ermöglicht die Herstellung von lateralen, selbstsperrenden Feldeffekttransistoren. Darüber hinaus repräsentiert diese Eigenschaft eine neue Klasse UV-sensitiver Bauelemente, da ein 2DEG optisch erzeugt werden kann. Magnetotransportuntersuchungen bei tiefen Temperaturen belegen, dass der Quantentransport und die 2DEG-Beweglichkeit in diesen lichtinduzierten 2DEGs durch elastische Streuereignisse begrenzt sind. Streuereignisse werden von einem bisher nicht identifizierten tiefen Akzeptor dominiert, welcher nicht Kohlenstoff sein kann. Die Bindungsenergie dieses Akzeptors unterscheidet sich nur um 120 meV von der von Kohlenstoff. Diese Erkenntnis impliziert ebenfalls, dass die Tieftemperaturbeweglichkeit des 2DEG nicht durch die Dichte der geladenen Versetzungen begrenzt ist, wie dies in der Vergangenheit berichtet wurde. Durch eine systematische Variation der GaN/AlGaN-Schichtstapelarchitektur war es möglich, niedrige 2D-Dichten zu erzielen, welche für grundlegende Untersuchungen von GaN/AlGaN-basierten 2DEGs innerhalb des Quanten-Hall-Regimes erwünscht sind. Weiterhin wurde die Rolle atmosphärischer Siliziumanhaftungen auf der Oberfläche von GaN-Substraten untersucht. Sind die GaN- Substrate einer Reinraumumgebung ausgesetzt führt dies zu einen durch Silizium hervorgerufenen parasitären Kanal an der Substrate/MBE-Grenzfläche, welcher den Betrieb von lateralen Feldeffekttransistoren und das Quantentransportverhalten beeinflusst. Es konnte gezeigt werden, dass das Silizium an der Oberfläche des GaN-Substrates durch Kohlenstoff kompensiert werden kann, der parasitäre Kanal bei tiefen Temperaturen verschwindet und damit die unverfälschten 2DEG-Eigenschaften zu Tage treten.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Quantum and transport lifetimes in optically induced GaN/AlGaN 2DEGs grown on bulk GaN. Journal of Vacuum Science & Technology B, Nanotechnology and Microelectronics: Materials, Processing, Measurement, and Phenomena, 38(4).
Krückeberg, Luisa; Wirth, Steffen; Solovyev, Victor V.; Großer, Andreas; Kukushkin, Igor V.; Mikolajick, Thomas & Schmult, Stefan
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Light-tunable 2D subband population in a GaN/AlGaN heterostructure. Applied Physics Letters, 118(1).
Solovyev, V. V.; Schmult, S.; Krückeberg, L.; Großer, A.; Mikolajick, T. & Kukushkin, I. V.
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Correlating yellow and blue luminescence with carbon doping in GaN. Journal of Crystal Growth, 586, 126634.
Schmult, S.; Schürmann, H.; Schmidt, G.; Veit, P.; Bertram, F.; Christen, J.; Großer, A. & Mikolajick, T.
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Spin-Orbit Interaction in GaN / Alx Ga1−x N Heterojunctions Probed by Electron Spin Resonance. Physical Review Applied, 18(2).
Shchepetilnikov, A.V.; Khisameeva, A.R.; Solovyev, V.V.; Großer, A.; Mikolajick, T.; Schmult, S. & Kukushkin, I.V.
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Status of Aluminum Oxide Gate Dielectric Technology for Insulated-Gate GaN-Based Devices. Materials, 15(3), 791.
Calzolaro, Anthony; Mikolajick, Thomas & Wachowiak, Andre
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Systematic suppression of parasitic conductivity highlights undistorted quantum transport in GaN/AlGaN 2DEGs. Journal of Crystal Growth, 589, 126673.
Schmult, S.; Wirth, S.; Silva, C.; Appelt, P.; Großer, A. & Mikolajick, T.
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Wavelength-dependent conductivity of photo-generated 2DEGs in ultra-pure GaN/AlGaN heterostructures. Journal of Crystal Growth, 594, 126788.
Chen, Hui-Tzu; Solovyev, Victor V.; Kukushkin, Igor V.; Großer, Andreas; Mikolajick, Thomas & Schmult, Stefan
