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URL: http://geb.uni-giessen.de/geb/volltexte/2000/247/


Über die Molekularstrahlepitaxie von InxGa1-xN Heterostrukturen und deren optische Charakterisierung

Graber, Andreas


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Freie Schlagwörter (Deutsch): Molekularstrahlepitaxie , InxGa1-xN Heterostrukturen
Universität Justus-Liebig-Universität Gießen
Institut: I. Physikalisches Institut
Fachgebiet: Physik
DDC-Sachgruppe: Physik
Dokumentart: Dissertation
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 28.04.2000
Erstellungsjahr: 2000
Publikationsdatum: 04.07.2000
Kurzfassung auf Deutsch: In der vorliegenden Dissertation wurden grundlegende Eigenschaften der InxGa1-xN Molekularstrahlepitaxie und der damit hergestellten
Proben untersucht. Es wurden sowohl Si -dotierte als auch undotierte InxGa1-xN Schichten mit einem In Gehalt xIn <= 0,54 und InxGa1-xN
LED Strukturen abgeschieden.


Zur Beschreibung des MBE Wachstumsprozesses wurde eine semiempirische Beschreibung entwickelt, welche eine quantitave
Vorhersage des resultierenden In Gehaltes xIn der abgeschiedenen Schichten aus den eingestellten Maschinenparametern ermöglicht. Es
handelt sich dabei um eine umfassende Beschreibung des MBE InxGa1-xN Wachstums Prozesses mit sämtlichen Zusammenhängen
zwischen den Prozeßparametern und dem In Gehalt xIn, die sowohl im Gruppe III reichem als auch im Gruppe V reichem Wachstum gültig
ist.


Der 'Bowing Parameter' b, der die Komositionsabhängigkeit der Bandlückenenergie Egap der InxGa1-xN Schichten beschreibt wurde für
MBE gewachsene InxGa1-xN Schichten abgeleitet. Es ergab sich b=3,8±0,2 eV in Übereinstimmung mit den in der Literatur zitierten
Werten.


Die optischen Untersuchungen der InxGa1-xN Schichten deckten Kompositionsschwankungen in der Kristallzusammensetzung auf, die auf
die starke Gitterverzerrung durch den Einbau der In-Atome zurückzuführen sind. Es konnte gezeigt werden, daß die
Kompositions-schwankungen vom III/V Verhältnis der Atomflüsse mitbestimmt werden.


Die Lumineszenz der Si dotierten InxGa1-xN Schichten wird durch Band-Band Übergänge bestimmt. Die optischen Eigenschaften der
nominell undotierten InxGa1-xN Schichten sind durch die Lumineszenz gebundener Exzitonen bestimmt. Die Kompositionsschwankungen
beeinflußen dabei nachhaltig die Lumineszenz.


Für die DH Strukturen mit aktiver InxGa1-xN Zone wurde ein umfassendes Modell für den Ladungsträgertransport und die
Elektrolumineszenz aufgestellt. Dabei bestimmt das komplette Schichtpaket inklusive der GaN:Mg und GaN:Si Deckschichten die
optischen und elektrischen Eigenschaften der LEDs.


Die in dieser Arbeit durchgeführten Untersuchungen zeigen, daß die Molekularstrahlepitaxie prinzipiell zur Herstellung blau und grün
emittierender InxGa1-xN LEDs geeignet ist. Für eine kommerzielle Nutzung sind jedoch noch viele grundlegende Untersuchungen zu einer
Vielzahl von Fragestellungen nötig.