Heteroepitaxie von Gruppe III-Nitriden auf Diamantsubstraten für optoelektronische und elektronische Anwendungen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Innerhalb des Projektes „Heteroepitaxie von Gruppe III‐Nitriden auf Diamant“ wurde die Anwendbarkeit des Materialsystems Gruppe III‐Nitride/Diamant zur Realisierung neuer elektronischer und optoelektronischer Bauelemente untersucht. Bei der Optimierung des heteroepitaktischen Wachstums von AlN wurde auf (001)‐Diamantsubstraten die Ausbildung zweier um 30°C in der Substratebene verdrehter Domänen beobachtet, während auf (111)‐Oberflächen domänenreines Wachstum festgestellt wurde. Wegen der besseren elektronischen Eigenschaften wurden n‐AlN/p‐Diamant Heterodioden auf (001)‐Substraten prozessiert und deren elektronische und optische Eigenschaften untersucht. Zwei Emissionsbänder bei 2.0 eV und 2.8 eV konnten defektinduzierter Rekombination im AlN bzw. der Rekombination an Versetzungen im Diamantsubstrat zugeordnet werden. Die in den Vorarbeiten beobachtete UV‐ Lumineszenz bei 4.8 eV konnte Interfacedefekten – wahrscheinlich Einschlüssen der kubischen Phase von AlN – zugeordnet werden. Analyse der elektronischen Interfaceeigenschaften durch Röntgen‐ und UV‐Photoelektronenspektroskopie zeigte, dass der Einfluss des Oberflächendipols O‐ und H‐terminierter Diamantschichten schon in der Nukleationsphase verloren geht. Der Valenzbandoffset wurde zu (1.2 ± 0.2) eV bestimmt. Der resultierende kleine Leitungsbandoffset zeigt, dass eine polarisationsinduzierte Elektronenakkumulation am Heterointerface nicht möglich ist. AlN‐Schichten mit N‐face Polarität auf p‐Diamant können jedoch zur polarisationsinduzierten Akkumulation von Löchern auf der Diamantseite der Grenzfläche führen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- „High quality heteroepitaxial AIN-films on diamond”. J. Appl. Phys. 96, (2004) 895
G. Vogg, C. R. Miskys, J. A. Garrido, G. Vogg, M. Hermann, M. Eickhoff, C. E. Nebel, M. Stutzmann
- „Structural and Interface Properties of an AIN Diamond Ultraviolet Light Emitting Diode”. Appl. Phys. Lett. 85, (2004) 3699
C. R. Miskys, J. A. Garrido, G. Vogg, M. Hermann, M. Eickhoff, C. E. Nebel, M. Stutzmann
- “Highly Si‐doped AIN grown by plasma assisted molecular beam epitaxy”. Appl. Phys. Lett. 86, (2005) 193191
M. Hermann, F. Furtmayr, A. Bergmaier, G. Dollinger, M. Stutzmann, and M. Eickhoff
- “Impact of incorporated Silicon on the formation of structural defects in AIN”. J. Appl. Phys. 100, (2006) 113531
M. Hermann, F. Furtmayr, F. Morales, O. Ambacher, M. Stutzmann, and M. Eickhoff
- “Luminescence properties of highly Si‐doped AIN“. Appl. Phys. Lett. 88, (2006) 071906
E. Monroy, J. Zenneck, G. Cherkashinin, O. Ambacher, M. Hermann, M. Stutzmann, and M. Eickhoff
