Doping and aggregation of vacancies / Graphite inclusions and overlayers

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Bei der Dotierung von SiC mit hohen Dotieratomkonzentrationen stellt die geringe Dotiereffizienz und das Auftreten ausgeprägter Diffusionseffekte eine Hürde auf dem Weg zum technologischen Erfolg des Material dar. Ziel des vorliegenden Teilprojektes ist es, mittels auf der Dichtefunktionaltheorie basierender ab initio Methoden ein grundlegendes Verständnis der bei der Dotierung von SiC auftretenden physikalischen Prozesse zu erlangen. Zwei fundamentale Aspekte der Dotierung sollen untersucht werden: die Dotieratomlöslichkeit (einschließlich Defektkomplexbildung und der Dotieratomkompensation) einerseits und die Mechanismen der Dotieratomdiffusion andererseits. Die Natur der substitutionell gebundenen Dotieratome Bor, Phosphor und Stickstoff und der mit diesen Dotieratomen verknüpften tiefen Defekte soll aufgeklärt werden und so die Voraussetzung für ein mikroskopisches Verständis der o.g. zentralen Aspekte geschaffen werden. Dabei kommt intrinsischen Defekten und ihrer Wechselwirkungen mit Dotieratomen insbesondere bei der Dotieratomdiffusion eine zentrale Rolle zu. Insofern schließt das Projekt die Behandlung von intrinsischen Defekten ein. Dies bildet die Grundlage für die Identifizierung komplexer intrinsischer Defektzentren, wie das DI-Photoluminiszenzzentrum und das Z1/Z2Zentrum. Mit dem Ziel der Defektidentifizierung werden Defektschwingungsmoden und Hyperfeinwechselwirkungsparameter für ausgewählte Defekte berechnet. Anhand der aus Experimenten gewonnenen ENDOR/ESR-Daten und Phononreplika können Modelle für die beobachteten Zentren entwickelt werden. Darüber hinaus erlaubt dieser Ansatz zusammen mit berechneten Umladungsniveaus eine Korrelation zwischen Spinresonanz-, Photoluminiszenzzentren und mittls elektrischer Charakterisiserung beobachteter Defektzentren herzustellen. Die Berechnung der Bildungsenergien von Dotieratomdefekten, intrinsischen Defekten und ihren Komplexen bildet die Grundlage für die Vorhersage des Defektgleichgewichtes und der Dotieratomlöslichkeit in Abhängigkeit der Lage des Fermi-Niveaus und der Stöchiometrie. Für potentielle Migrationsmechanismen sollen die Migrationspfade untersucht und Migrationsbarrieren berechnet werden. Anhand der Migrationsbarrieren und der Energetik von Defektreaktionen zur Bildung mobiler Komplexe zwischen Dotieratomen und intrinsischen Defekten werden die dominanten Migrationsmechanismen identifiziert.