Growth modes and interfaces of InGaN nanostructures by planar and cross-sectional STM
Final Report Abstract
Das Hauptziel des Projekts bestand darin, die Wachstumsprozesse bei der Herstellung von InGaN/GaN-Nanostrukturen durch systematische Untersuchungen mit Rastertunnelnmikroskopie (STM) näher zu verstehen und dadurch (in Zusammenhang mit Ergebnissen aus anderen Projekten) eine Optimierung der Wachstumsparameter zu erzielen. Dazu wurden umfangreiche Studien zur Charakterisierung der Morphologie solcher Quantenpunktstrukturen durchgeführt, mit denen erfolgreich Parameter wie Inseldichten, -größen, -formen bestimmt werden und Mechanismen bei der Nukleation, Diffusion und Segregation beleuchtet werden konnten. Ein weitergehendes Ziel bestand darin, diese Untersuchungen mittels Rastertunnelspektroskopie (STS) auf die Charakterisierung der elektronischen Struktur von InGaN-Quantenpunkten auszudehnen und insbesondere die Entwicklung der Morphologie und der elektronischen Struktur während des Überwachsens zu studieren, was Messungen in Querschnittsgeometrie (XSTM) erforderlich machte. Für überwachsene Quantenpunktstrukturen konnte erstmals weltweit die atomare Struktur einer solchen Querschnittsfläche, der GaN(2-110)-Oberfläche, mit XSTM sichtbar gemacht werden. Es stellte sich schon bald heraus, dass relevante InGaN/GaN-Quantenpunktstrukturen nur mittels MOVPE (also nicht mit MBE) hergestellt werden konnten. Dadurch war ein Probentransfer in das STM unter UHV- Bedingungen nicht möglich, so dass Konzepte entwickelt werden mussten, um (a) die Kontamination der Probenoberfläche während des Transfers so gering wie möglich zu halten und (b) die restliche Kontamination möglichst schonend und dennoch effektiv zu entfernen. Hierzu wurden zwei Ansätze (Ga- Deposition und Re-Desorption einerseits und Stickstoff-Plasma-assistierte Reinigung andererseits) erfolgreich umgesetzt. Die zusätzlichen Arbeiten haben sich als sehr zeitintensiv herausgestellt. Die STM-Studien zum Verständnis des Wachstums von InGaN/GaN-Quantenpunkten verliefen erfolgreich und konnten wesentlich zur Optimierung der Wachstumsprozeduren beitragen. Nach anfänglichen experimentellen Schwierigkeiten konnten auch XSTM-Messungen erfolgreich durchgeführt werden. Die Kombination von XSTM mit STS gelang während der Laufzeit des Projektes allerdings nicht.
