Herstellung von AlN-Volumenkristallen als Substrate für das Wachstum defektarmer(Al,Ga)N MBE-Schichten
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Mittels Molekularstrahlepitaxie wurden Aluminiumnitridschichten AlN gewachsen. Um die Leitfähigkeit zu erhöhen, wurden diese Schichten mit Magnesium und Silizium dotiert. Durch den Einsatz eines Hochtemperatursubstratheizers konnten die Experimente in einem Temperaturbereich des Wachstums zwischen 920 °C und 1000 °C durchgeführt werden. Dadurch wurde die kristalline Qualität der Schichten gesteigert. Die Versetzungsdichte hat ab einer Konzentration von 8*109/cm2 auf die optischen Eigenschaften einen signifikanten Einfluß. Eine gegenseitige Beeinflussung des Einbaus von Magnesium und Silizium konnte mit den angewandten Methoden (insbesondere SIMS) nicht beobachtet werden. Worin sich die codotierten Schichten von den ausschließlich siliziumdotierten unterscheiden ist die Versetzungsdichte und die Halbwertsbreite der Rockingkurven. Der Vergleich der am FMF abgeschiedenen Schichten mit den Beiträgen der Arbeitsgruppe von Taniyasu, die eine p-Leitfähigkeit in AlN erzielen konnten zeigt zwei wesentliche Unterschiede. Zum einen konnte Taniyasu die Konzentration der Residualkontaminationen unterhalb 1*1016cm-3 absenken. Die Restverunreinigungen vor allem von Sauerstoff konnten bei den am FMF hergestellten Schichten, im Gegensatz zu den Schichten von Taniyasu, nicht unterhalb eine Konzentration von 1*1019cm-3 abgesenkt werden. Der zweite wesentliche Unterschied besteht in der höheren Versetzungsdichte der Proben, die am FMF hergestellt wurden, die um eine Größenordnung über den Ergebnissen von Taniyasu liegen. Der Vergleich zwischen den hier vorgestellten Schichten und den erfolgreich p-dotierten Schichten von Taniyasu legt nahe, dass zur notwendigen Steigerung der Magnesiumkonzentration um eine Hoppingleitung zu realisieren, noch zwei weitere Aspekte hinzukommen. Zum einen die Beseitigung der Residualkontamination zum anderen die Absenkung der Versetzungsdichte.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
-
“Doping of A1N-epilayers grown at high temperature by plasma assisted MBE”. DGKK Jahrestagung 2006 Berlin
R. Boger, M. Fiederle, L. Kirste, M. Maier, J. Wagner
-
„Molecular beam epitaxy and doping of A1N at high growth temperatures“. J. Phys. D 39, 21 (2006), 4616
R. Boger, M. Fiederle, L. Kirste, M. Maier und J. Wagner
-
“Incorporation of Mg and Si in A1N-epilayers grown on sapphire at high temperature plasma assisted MBE”. International Conference on Crystal Growth 2007, Salt Lake City
T. Trautnitz, R. Boger, M. Fiederle
