Elektronenmikroskopische Untersuchungen von Gitterbaufehlern in GaAS

Schloßmacher, P.

Book/Report

FZJ-2018-03376

Elektronenmikroskopische Untersuchungen von Gitterbaufehlern in GaAS

Schloßmacher, P. (Corresponding author)FZJ*

1991
Forschungszentrum Jülich GmbH Zentralbibliothek Verlag Jülich

Jülich : Forschungszentrum Jülich GmbH Zentralbibliothek Verlag, Berichte des Forschungszentrums Jülich 2430, 144 p. (1991)

Please use a persistent id in citations: http://hdl.handle.net/2128/18828

Report No.: Juel-2430

Abstract: Der Verbindungshalbleiter Galliumarsenid (GaAs) ist neben dem Indiumphosphid (InP) der weitverbreitetste und am meisten genutzte III-V-Halbleiter. Die Vorteile dieser Verbindungshalbleiter aus einem Element der dritten und einem der fünften Hauptgruppe des Periodensystems gegenüber den klassischen Elementhalbleitern Silizium (Si) und Germanium (Ge) liegen in einer höhere Elektronenbeweglichkeit bei gleicher elektrischer Feldstärke und der direkten und größeren Bandlücke gegenüber Si und Ge. Damit sind sie für optoelektronische Bauelemente verwendbar, halten höheren Temperaturen im Betrieb stand und erlauben Anwendungen im Höchstfrequenzbereich. Aufgrund des hohen spezifischen elektrischen Widerstand von 10$^{6}$-10$^{8}$ $\Omega$cm von undotiertem, sogenanntem semi-isolierendem GaAs benötigt man keine isolierende Oxidschicht wie beim Si, um die einzelnen Bauelemente elektrisch voneinander zu isolieren. Die zunehmende Bedeutung dieser neuen Verbindungshalbleiter spiegelt sich auch in einer Reihe populärwissenschaftlicher Artikel wider, die gerade in den letzten Jahren erschienen sind [31, 68, 88, 228]. Für die allermeisten Anwendungen wird ein möglichst perfektes Substratmaterial verlangt, um bei entsprechender Integrationsdichte wirtschaftliche Ausbeuten in der Fertigung zu erzielen. Bislang ist es aber noch nicht gelungen, GaAs-Kristalle vom mehr als einem Zoll Durchmesser defekt frei und homogen in den elektrischen Eigenschaften herzustellen. Darüber hinaus sind die Mechanismen der Defektentstehung - vor allem die Ursache der immer noch hohen Versetzungsdichte von 10$^{3}$-10$^{6}$ cm$^{-2}$ - noch unverstanden. Im Rahmen dieser Arbeit sollten alle im Transmissionselektronenmikroskop (TEM)zugänglichen Gitterbaufehler in kommerziell gezüchtetem GaAs charakterisiert und im Hinblick auf ihre Entstehung während des Züchtungsprozesses bewertet werden. Zu diesem Zweck wurde diese Arbeit in enger Kooperation mit der Fa. WACKER Chemitronic, Burghausen, durchgeführt, die die GaAs-Scheiben zur Verfügung stellte. Besonderes Augenmerk sollte den beiden Hauptdefektarten - Arsen(As)-haltige Ausscheidungen und Versetzungen - gelten, die die häufigsten und in undotierten GaAs-Einkristallen oftmals die einzigen Defekte darstellen. Im nachfolgenden Kapitel 2 werden die Kristallzüchtungsverfahren vorgestellt, nach denen die GaAs-Einkristalle bei der Fa. WACKER gezüchtet werden. Desweiteren wird die Präparation der TEM-Proben und die Analyse der Ausscheidungen und Versetzungenim TEM ausführlich dargestellt. Kapitel 3 gibt sowohl für Ausscheidungen, als auch für Versetzungen eine Übersicht über die bislang veröffentlichte Literatur und stellt theoretische Modelle für die Entstehung beider Defekte vor. Die im Kapitel 4 präsentierten experimentellen Resultate der Untersuchungen werden im anschließenden Kapitel 5 eingehend diskutiert. Eine Zusammenfassung im letzten Kapitel bildet mit dem Literaturverzeichnis und einem Anhang den Schluß.

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