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URL: http://geb.uni-giessen.de/geb/volltexte/2008/6704/


Photolumineszenz gebundener Exzitonen in Zinkoxid

Bound exciton luminescence in Zinc Oxide

Sann, Joachim


pdf-Format: Dokument 1.pdf (1.531 KB)

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Freie Schlagwörter (Deutsch): Photolumineszenz , Zinkoxid , Exzitonen
Universität Justus-Liebig-Universität Gießen
Institut: 1. Physikalisches Institut
Fachgebiet: Physik
DDC-Sachgruppe: Physik
Dokumentart: Dissertation
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 05.12.2008
Erstellungsjahr: 2008
Publikationsdatum: 17.12.2008
Kurzfassung auf Deutsch: Im Rahmen dieser Dissertation wurden exzitonische Rekombinationen einer Vielzahl von ZnO-Proben untersucht. Bei den untersuchten Proben handelte es sich um kommerziell erhältliche Einkristalle, mit verschiedenen Elementen implantierte und anschließend ausgeheilte Einkristalle sowie epitaktisch mittels CVD gewachsene Dünnschichten auf verschiedenen Substratmaterialien. Das Spektrum der bekannten Rekombinationen konnte dabei um einige weitere Rekombinationslinien ergänzt werden.

An Einkristallen der Firma Cermet konnten durch temperaturabhängige Messungen gebundene Exzitonen identifiziert werden, deren beteiligtes Loch aus dem B-Valenzband stammt. Die gebundenen B-Exzitonen konnten den in den Einkristallen auftretenden an neutrale Donatoren gebundenen A-Exzitonen zugeordnet werden, dabei wurde ein Abstand von etwa 4,5 meV zwischen A- und B-Exziton gemessen. Außerdem konnten zu den an neutrale Donatoren gebundenen A-Exzitonen die zugehörigen an ionisierte Donatoren gebundenen A-Exzitonen gemessen werden.

Die Korrelation von an neutrale Donatoren gebundenen Exzitonen mit an ionisierte Donatoren gebundenen Exzitonen konnte außerdem an einer Reihe unterschiedlich dotierter ZnO-Proben belegt werden, in denen einzelne Rekombinationslinien in der Intensität deutlich hervortraten. Außerdem konnten die an ionisierte Donatoren gebundenen Exzitonen in magneto-PL-Messungen als solche identifiziert werden. Somit konnte eine Zuordnung der an ionisierte Donatoren gebundenen Exzitonen zu den an neutrale Donatoren gebundenen Exzitonen gemacht werden. Es konnte ein Zusammenhang zwischen an ionisierte und neutrale Donatoren gebundenen Exzitonen gefunden werden, mit dem auch für nicht explizit untersuchte Rekombinationslinien Zuordnungen vorgenommen werden, die in einer Tabelle zusammengestellt sind. Für diese Rekombinationslinien ergibt sich ein linearer Zusammenhang zwischen Donatorbindungsenergie und der jeweiligen Lokalisierungsenergie.

Darüber hinaus wurde in homoepitaktisch gewachsenen ZnO-Dünnschichten eine exzitonische Rekombination identifiziert, bei der ein Exziton an einer komplexen donatorartigen Störstelle lokalisiert ist und ein vierfach aufgespaltenes Linienspektrum erzeugt. Der Zusammenhang dieser Rekombinationslinien X1 bis X4 bei 3,3618, 3,3621, 3,3636 und 3,3639 eV konnte durch temperaturabhängige Messungen untermauert werden.
Neben diesen erfolgreichen Identifizierungen haben die zahlreichen Messungen im Rahmen dieser Arbeit aber auch immer wieder neue Fragen und neue Rekombinationslinien hervorgebracht, deren Identifizierung nachfolgenden Arbeiten vorbehalten bleiben muss. Die bekannten, identifizierten und noch nicht identifizierten Rekombinationslinien sind ebenfalls in einer Tabelle zusammengestellt.