Rastertunnelmikroskopie und -spektroskopie an GaP-Schichten auf Si(001)

• Antragstellerin: Dr. Andrea Lenz
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 252528669

Galliumphosphid-basierte Materialien auf Silizium(001)-Substraten sind erfolgversprechend zur Integration von optoelektronischen Bauelementen in die bestehende Siliziumtechnologie. Der Vorteil von Galliumphosphid gegenüber anderen III-V-Halbleitern besteht in der geringen Gitterfehlanpassung zu Silizium. Allerdings geht das Wachstum von polaren Halbleitern auf nicht-polaren Substraten mit der Bildung von Domänen mit unterschiedlichen Polaritäten einher, die durch Antiphasengrenzen getrennt sind. Eine Antiphasengrenze ist ein Stapelfehler, der zur Folge hat, dass Nachbaratome der gleichen Elektronenkonfiguration aufeinander treffen. Im Galliumphosphid kommt es also zu Phosphor- oder Gallium-Doppelbindungen und somit zu geladenen Defekten, die flächig im Kristall verlaufen. Die Antiphasengrenzen agieren dabei als nichtstrahlende Rekombinationszentren und bewirken damit Effizienzeinbußen bei den daraus hergestellten Bauelementen. In diesem Projekt sollen die strukturellen Eigenschaften der Antiphasengrenzen und ihre elektronischen Zustände mit Rastertunnelmikrokopie und -spektroskopie an Querschnittsflächen identifiziert und ihr Einfluss auf nanostrukturierte Proben bestimmt werden. Insbesondere soll auch die GaP/Si(001)-Grenzfläche atomar aufgelöst und auf Durchmischungs- bzw. Segregationseffekte hin untersucht werden. Ziel ist es, durch die erhaltenen Ergebnisse ein physikalisches Verständnis der Wachstumsprozesse an der GaP/Si(001)-Grenzfläche sowie der strukturellen und elektronischen Eigenschaften der Defekte in der Galliumphosphid-Schicht zu erhalten. Die Ergebnisse sollen außerdem zur Vermeidung oder zur gezielten Selbstauslöschung der Antiphasengrenzen genutzt werden, um die Qualität der resultierenden GaP/Si(001)-Schicht sowie der darauf aufbauenden Halbleiterschichten zu verbessern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen