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| Conference Presentation (Other) | FZJ-2013-02086 |
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2012
Abstract: Untersuchungen zum Indiumeinbau und zur Relaxation in InGaN-Schichten für die solare Wasserstofferzeugung M. Finken1, B. Holländer2,3, M. Heuken1,4, H. Kalisch1, A. Vescan1 1 RWTH Aachen University, GaN Device Technology, Sommerfeldstrasse 24, 52074 Aachen, Germany 2 Forschungszentrum Jülich GmbH, PGI9-IT, 52425 Jülich, Germany 3 Jülich Aachen Research Alliance, JARA-FIT 4 AIXTRON SE, Kaiserstr. 98, 52134 Herzogenrath, Germany Bei der photoelektrochemischen Synthese von Wasserstoff mit Hilfe von Halbleiterschichten muss ein Optimum für die Bandlücke des verwendeten Materials gefunden werden, das zum einen ein möglichst großes Absorptionsspektrum im sichtbaren Licht besitzt, zum anderen eine ausreichend große Potenzialdifferenz für die Wasserspaltung liefert. Indiumgalliumnitrid ist ein ideales Material für diese Anwendung, da sich die Bandlücke des ternären Halbleiters in Abhängigkeit vom Indiumgehalt zwischen 0,7 eV (InN) und 3,438 eV (GaN) variieren lässt. Aufgrund einer Mischungslücke und des Einflusses von Verspannungen zwischen einer InGaN-Schicht und dem Substrat lassen sich jedoch praktisch nicht beliebig hohe In-Gehalte realisieren. Es wird zunächst der Einfluss der Wachstumstemperatur während der Gasphasenepitaxie auf die Zusammensetzung und die Struktureigenschaften untersucht. Die 100 nm dicken InGaN-Schichten werden mittels Röntgendiffraktometrie und Rutherford-Rückstreu-Spektrometrie untersucht. Dabei zeigt sich, dass der In-Gehalt für niedrigere Temperaturen an der Grenzfläche absättigt. Erst durch das weitere Wachstum und die Relaxation der Schicht kann zur Oberfläche hin mehr Indium eingebaut werden. Dadurch sinkt jedoch die Kristallqualität der wachsenden Schicht. In Zukunft wird untersucht, welchen Einfluss die abnehmende Kristallqualität auf die tatsächliche Effektivität der photoelektrochemischen Erzeugung von Wasserstoff hat. Abbildung 1: Mittels Rutherford-Rückstreu-Spektrometrie bestimmter In-Gehalt an der Oberfläche und an der Grenzfläche zum GaN von 100 nm dicken InGaN Schichten, bezogen auf die Oberflächentemperatur. Zusätzlich 5 µm * 5 µm große AFM Bilder der Oberflächen, jeweils bei 740 °C und 800 °C
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