Untersuchung von unpolaren InGaN/GaN-Quantentopf-Strukturen auf Lithiumaluminat-Substraten

铝酸锂衬底上非极性 InGaN/GaN 量子阱结构的研究

• 批准号: 58672607
• 负责人: Dr. Holger Kalisch
• 金额: --
• 依托单位: Abteilung für Mikrostruktur
• 依托单位国家: 德国
• 项目类别: Research Grants
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 德国
• 起止时间: 2006-12-31 至 2010-12-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/58672607?language=en
• 关键词: Untersuchung; von; unpolaren; InGaN; GaN

Galliumnitrid (GaN)-basierende Heterostrukturen mit unpolaren Grenzflächen zeigen wegen der fehlenden Polarisationsfelder in Wachstumsrichtung eine erhöhte Rekombinationseffizienz in Quantentopf-Strukturen. Ausgestattet mit anisotropen Kristalleigenschaften, die zu einer polarisierten Emission von Licht führen, gelten diese als viel versprechende Grundlage für neuartige optische Bauelemente. Lithiumaluminiumoxid (LiAlO2, im Folgenden abgekürzt mit LAO), das als Substrat die Epitaxie von unpolarem (1-100) m-plane-GaN erlaubt, bietet gegenüber aufwändig herzustellenden reinen GaN-Substraten erhebliche preisliche Vorteile. Ein Problem bei der Heteroepitaxie stellen trotz der vergleichsweise geringen Gitteranpassung von LAO zu GaN noch die hohen Verspannungen der Schichten dar, die als wahrscheinlichste Ursache für die Bildung von Defekten und einer relativ rauen Oberfläche gelten. Daneben ist bei diesem speziellen Substrat noch die Ausdiffusion von Sauerstoff, der sich in die GaN-Schicht einbaut und als Hintergrunddotierung störend wirkt, ein Problem.Das vorliegende Projekt soll aufbauend auf den bisherigen Untersuchungen zur Abscheidung von planaren m-plane-GaN-Schichten auf LAO Wege aufzeigen, mit denen über die Epitaxie dreidimensionaler Strukturen das Problem der Verspannung und Defektbildung gelöst oder zumindest abgemildert werden kann. Die Erzeugung der 3D-Strukturen erfolgt einerseits in mikroskopischen Dimensionen über die Strukturierung des LAO-Substrats. Auf diesem Wege wird durch die Abscheidung auf effektiv kleineren Grundflächen die Verspannung in der Schicht deutlich reduziert. Die Strukturierung erfolgt über nasschemisches Ätzen und evtl. zusätzliche Abdeckung der geätzten Gräben mit einem Dielektrikum. Das trägt dazu bei, die Diffusion von Sauerstoffverbindungen aus dem Substrat zu unterdrücken und so die Hintergrunddotierung zu reduzieren. Eine weitere Verbesserung wird durch eine Rückseitenbedeckung des Substrats z.B. mit SiN oder Titan angestrebt. Die Anisotropie der Gitterfehlanpassung wird bei der Dimensionierung der Grundlächengeometrie der erzeugten Strukturen im Substrat berücksichtigt, so dass der Einfluss von Verspannungen in den unterschiedlichen Kristallrichtungen studiert werden kann. Andererseits werden über die Züchtung von so genannten Nanodrähten die Eigenschaften solcher nanoskaliger Strukturen untersucht, die in jüngster Zeit nicht nur im Bereich der Gruppe III-Nitride große Aufmerksamkeit erlangt haben. Diese Nanodrähte werden mit Hilfe von katalytisch wirkenden Metallkolloiden direkt auf dem Substrat abgeschieden und hinsichtlich ihrer kristallinen Feinstruktur und der optischen Eigenschaften untersucht. Aus den Unterschieden zu planar gewachsenen Schichten werden Rückschlüsse zu Verspannung, Defekten und Einbau von Verunreinigungen erwartet.In konsequenter Fortsetzung der Charakterisierung von InGaN/GaN-Quantentöpfen werden diese Heteroübergänge sowohl auf den strukturierten LAO-Substraten als auch in die Nanodrähte eingebracht und untersucht. Für ersteres steht die Untersuchung des Einflusses von Verspannung und Defekten für die Qualität der Quantentöpfe im Vordergrund. Optische und strukturelle Daten werden mit denen auf unstrukturierten Substraten verglichen. Im Weiteren werden auf strukturierten und unstrukturierten Substraten auch LED-Schichtfolgen hergestellt, die schließlich zu LEDs prozessiert werden. Auf diese Weise sind vergleichende Elektrolumineszenzmessungen möglich, die Auskunft über die mögliche Verwertbarkeit dieser Techniken geben können. Der Einbau von InGaN/GaN-Quantentöpfe in Nanodrähte stellt eine besondere Herausforderung dar, da das laterale und vertikale Wachstum gut kontrolliert werden muss. Die beiden möglichen Wege des Aufbaus in axialer und radialer Richtung werden angegangen und auf ihre Realisierbarkeit hin geprüft. Mit dem Einbau von Quantentöpfen in axialer Richtung eines Nanodrahts ist die Herausforderung der Herstellung und Charakterisierung von InGaN-Quantenpunkten (0-dimensionales System) verbunden. Deren strukturelle und optische Eigenschaften zu untersuchen und mit denen von Nanodrähten (1D) und planaren Schichten (2D) zu vergleichen, stellt einen großen Fortschritt in der Entwicklung von neuartigen nanoskaligen optischen Bauelementen dar.

氯化甘油（GAN）-Basierende Heterostrukturen是该地区的全球领导者，目前是该地区的全球领导者。 Ausgestattet手套是该国努力确保该国政治世界是该地区的全球领导者所做努力的一部分。 Lithiumluminiumoxid (LiAlO2, Immunized LAO), Immunized Epitaxie (1-100) Immunized Epitaxie (1-100) Immunized GaN-Substraten, Immunized GaN-Substraten, and Immunized GaN-Substraten, Immunized Gitteranpassung (1-100) dar, die als wahrscheinlichste Ursache für die Bildung von defekten和einer relativ rauenoberflächegelten。 daneben ist bei diesem speziellen substrat noch die die die von sauerstoff，de die die gan-schicht einbaut in gan-schicht einbaut und als hintergrunddotierungstörendwirkt，ein问题，ein问题。 M-Plane-Gan-Schichten Auf Lao Wege Aufzeigen，麻省理工学院DenenüberDie EpitiDiDiDiDiDiDiDIDIDIDIDIDIRENERSTRUKTUREN DAS问题derpannung und defektbildungGelöstEderoder Zumindest Zumindest Zumindest abgemildert abgemildert werdert werdert kann。在Mikroskopischen DimensionenüberDie Strukturierung des Lao-Substrats中，Die Erzeugung der 3d-strukturen erfolgt Einerseits。 Auf Diesem Wege Wird Durch Die Abscheidung Auf Effektiv KleinerenGrundflächenDie deverpannung在Der Schicht Deutlich Reduziert中。 die strukturierungerfolgtübernasschemischesätzenund evtl。 ZusätzlicheAbdeckungderGeätztenGräbenMit Einem dielektrikum。 DasTrägtdazu bei，Die扩散von Sauerstoffverbindungen aus dem dem dem dem zuunterdrückenund unduntrückenund so Hintergrunddotierung Zu Reduzieren。 eine weitere verbesserung wird durch einerückseitenbedeckungdes substrats Z.B. MIT SIN ODER DIE ARISOTROPIE。死各向异性是导致世界传播的基质，而凡尔赛的埃因库鲁斯（Einfluuss）在克里斯塔尔里奇（Kristallrichtungen）的无宗教许可中，而死各向异性是地球的一部分。 Zeit nicht Nur im bereich der Gruppe III-二硝酸盐GROßEAUFMERKSAMKEIT ERLANGT HABEN。 DieseNanodrähteWerdenMit Hilfe Von Katalytisch Wirkenden Metallkolloiden direkt auf dem dem dem dem dem dem dem abgeschieden und hinsichtlich ihrer kristallinen feinstruktur und der optischen optischen eigenschen eigenschaften untersucht untersucht。 Aus den Unterschieden Zu Planar Gewachsenen Schichten WerdenRückschlüsseZuverspannung，Defekten和第一步是在Gan/Gan-QuantentöpfenWerden和Gan/Gan-Quantentöpfen的另一端定居世界，并在世界另一端定居。第一步是解决量子和另一个量化的usr de la o-substraten。第一步是解决量子和另一个量化的USR de la Vordergrund。 Strukturelle Daten Werden Mit Denen Auf Unstrukturierten substraten verglichen。 Im Weiteren Werden Auf Strukturierten和Unstrukturierten substraten auch led-schichtfolgen hergesellt，dieschließlichzu led led sed prozessiert prozessiert werden。 Auf Diese Weise Sind VergleichendeElektrolumineszenzenzenzmessungenMöglich，Die AuskunftüberDieMöglicheverwertbarkeit Dieser Dieser diesikengebenKönnen。 Nanodrähtestellt eine besondere herausforderung dar，da da das tasherale und vertikale wachstum ut kontrolliert kontrolliert werden uss的der einbau von ingan/gan-quantentöpfe DieBeidenMöglichenWege des Aufbaus在Axialer和Radialer Richtung Werden angegangen und auf auf ihre realisierbarkeit hingeprüft中。 MIT DEM DEM EINBAUVONTANTENTöpfen在轴向器Richtung Eines nanodrahts Ist Die Herausforderung der herstellung und charakterisierung von von von von ingan-quantenpunkten（0-Dimensionales System）Verbunden。除了努力优化特权（Fortschritt）的形式以Entwicklung von Neuartigen Nanoskaligen optischen bauelementen的形式以Fortschritt的形式开发S​​chichten（2d）的努力。

项目成果

Impact of nitridation on structural and optical properties of MOVPE-grown m-plane GaN layers on LiAlO2

氮化对 LiAlO2 上 MOVPE 生长的 m 面 GaN 层的结构和光学性能的影响

• DOI: 10.1002/pssc.200880790
• 期刊: Physica Status Solidi (c)
• 作者: C. Mauder;L. Rahimzadeh Khoshroo;H. Behmenburg;B. Reuters;M. Bösing;M. V. Rzheutskii;E. V. Lutsenko;G. P. Yablonskii;J. F. Woitok;M. M. C. Chou;M. Heuken;H. Kalisch;R. H. Jansen
• 通讯作者: R. H. Jansen