Einfluß von Verspannung, Komposition und Schichtung auf die Eigenschaften von Nitriden: Ab initio Berechnungen

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Im Rahmen zweier Doktorarbeiten sollen selbstkonsistente und parameterfreie Dichtefunktional- bzw. Dichtefunktionalstörungstheorie-Berechnungen der Energetik, der Geometrie, der Elektronenstruktur, von dielektrischen Eigenschaften und Schwingungsfrequenzen von verspannten Nitridschichten, die zudem als Mischkristalle oder in Schichtpaketen vorliegen können, durchgeführt werden. Ziel der ersten Arbeit ist es zu untersuchen, wie sich die elektronischen, dielektrischen und gitterdynamischen Eigenschaften insbesondere von AlN und GaN ändern, wenn diese Halbleiter auf gitterfehlangepaßten Substraten aufwachsen oder in Supergittern abgeschieden werden. Es soll der Einfluß der resultierenden elastischen Verspannungen auf Bandstrukturen, dielektrische Eigenschaften und Schwingungsspektren untersucht werden. Einerseits geht es um ein prinzipielles Verständnis der Wirkung von Verspannungen und Grenzflächen in stark gebundenen Materialien mit hoher Ionizität, andererseits sollen Daten für in (0001)Richtung biaxial verspannte Wurtzit-Strukturen bzw. in (001)Richtung verspannte Zinkblende-Schichtpakete zur Verfügung gestellt werden. Ziel der zweiten Arbeit sind Beiträge zum tieferen mikroskopischen Verständnis der Struktur, Thermodynamik und Eigenschaften der InGaN- und GaAlN-Mischkristalle und entsprechender geordneter Phasen. Aus ersten Prinzipien heraus sollen über den Gesamtenergieformalismus Aussagen über die Mischungslücke dieser Kristalle in Abhängigkeit von einer vorhandenen biaxialen Verspannung für beide relevanten Kristallstrukturen gemacht werden. Im Bereich der Mischungslücke werden Ordnungsphänomene sowie mögliche stabile Übergitterstrukturen untersucht. Die strukturellen und elektronischen Parameter der Mischkristalle bzw. geordneten Strukturen sollen berechnet werden. Die resultierenden inneren Felder bedingt durch die spontane bzw. piezoelektrische Polarisation werden studiert.