Boreinbau in Galliumphosphid und Galliumindiumphosphid: Quantenchemische Untersuchungen zu Bildung, Stabilität sowie strukturellen und elektronischen Eigenschaften der Mischkristalle

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Ternäre und quarternäre III-V-Halbleiterlegierungen mit definiert einstellbarer Energielücke und Gitterkonstante haben eine große Bedeutung als Ausgangsmaterial für optoelektronische Bauelemente (Halbleiterlaser, Leuchtdioden, Solarzellen). In diesem Projekt sollen grundlegende theoretische Untersuchungen zu den borhaltigen Halbleiterlegierungen BGaP und BInGaP durchgeführt werden, über deren Eigenschaften bisher wenig bekannt ist: Experimentelle Untersuchungen zu diesen für die Optoelektronik vielversprechenden Systemen stehen in den Anfängen; theoretische Untersuchungen wurden bisher noch nicht veröffentlicht. Ziel des Projektes ist es, Aussagen zu den Bildungsmechanismen, der Stabilität sowie zu strukturellen und elektronischen Eigenschaften dieser Legierungen zu machen. Für die Untersuchung der Stabilität von Oberflächen- und Volumenstrukturen werden periodische Dichtefunktionalberechungen an großen Superzellen, die den Zugang zu experimentell relevanten Konzentrationsbereichen erlauben, durchgeführt. Bandlücken in Abhängigkeit von der Zusammensetzung und der Struktur der Mischkristalle werden im Rahmen der zur Zeit bestmöglichen Methode (GW-Näherung) berechnet. Reaktionsmechanismen der MOVPE (Metallorganische Gasphasenepitaxie) mit verschiedenen Precursormolekülen werden auf der Grundlage molekularer Clustermodelle im Dichtefunktionalformalismus untersucht. Aus prozessrelevanten Daten (Phasenstabilitätsdiagramme in Abhängigkeit von den chemischen Potentialen der Reservoirspezies sowie Reaktionsenergien und Aktivierungsenergien) sollen effektive Strategien für die Prozessführung bei der MOVPE abgeleitet werden.