Emissionschanneling - Untersuchungen an ionenimplantierten Gruppe-III-Nitriden mit hexagonaler Gitterstruktur

Abstract

In dieser Arbeit wurden erstmals einkristalline Halbleiterschichten mit Wurtzitstruktur nach Implantation radioaktiver Sonden mit der Emissionschanneling-Methode untersucht. Zuerst wurde der Einfluß der Gitterschäden, produziert durch Implantation untersucht. Es zeigt sich, daß die Gitterschäden keinen meßbaren Einfluß auf die Gitterführung der emittierten Elektronen ausüben. Durch Ionenimplantation in GaN und AlN werden viele lokale Gitterfehler erzeugt, die wieder ausgeheilt werden können, die langreichweitige Gitterordnung wird aber nicht zerstört. Um mögliche Dotierungen des GaN und des AlN mit Gruppe I Elementen zu untersuchen, wurde 8Li und 24Na implantiert und der Gitterplatz sowie die interstitielle Diffusion in Abhängigkeit der Temperatur gemessen. Lithium wird in GaN und in AlN direkt nach der Implantation interstitiell eingebaut. Bei einer Probentemperatur von 700 K Wechselt das Lithium auf einen substitutionellen Gitterplatz. Natrium wird direkt nach der Implantation zu ca. 60 auf interstitiellen Plätzen und zu ca. 40 auf substitutionelle Plätze eingebaut. Bei GaN ändert sich diese Gitterplatzverteilung bis zu einer Ausheiltemperatur von 1073 K nicht. Bei AlN dagegen verändert sich die Gitterplatzverteilung zu einem größeren substitutionellen Anteil bis zu ca. 60 auf substitutionellen Plätzen bei 1073 K. Der Gitterplatz und das Lumineszenzverhalten des Erbiums und des Ytterbiums in GaN wurde mit und ohne Kodotierung mit Sauerstoff untersucht. Erbium und Ytterbium besetzten in GaN nach Implantation und Ausheilen auf 1073 K Gitterplätze, die statisch isotrop um 0,25 Å von dem substitutionellen Platz ausgelenkt sind. Eine Veränderung der Gitterplatzverteilung durch Koimplantation von Sauerstoff konnte nicht beobachtet werden. Die Photolumineszenz- messungen zeigten eine deutliche Änderung der Intensitätsverteilung durch die Sauerstoffkoimplantation.