Ausheilverfahren für Galliumnitrid nach Ionenimplantation

Abstract

Das in den letzten Jahren gewachsene Interesse für den III-V-Halbleiter GaN beruht auf der außergewöhnlich großen<br />Bandlücke von 3,5 eV. Dadurch ist GaN besonders für optoelektronische Bauteile im UV-Bereich geeignet. Bei<br />entsprechender Dotierung kann gezielt Lumineszenz über den gesamten sichtbaren Bereich erzeugt werden. Durch Erhöhen der<br />Kristallqualität mittels neuer Wachstumsverfahren und der erstmaligen Herstellung von p-Typ GaN gelang es bereits, sowohl<br />LEDs im blauen Bereich, als auch Laserdioden im UV-Bereich herzustellen. Weitere Materialeigenschaften, wie chemische und<br />mechanische Widerstandsfähigkeit und ein hoher Schmelzpunkt, machen das Material zudem z. B. für Hochleistungs- und<br />Hochtemperaturelektronik interessant.<br /><br />Da die Methode, mittels Ionenimplantation zu dotieren, fester Bestandteil der modernen Elektronik ist, stellt sich die Frage, ob<br />Ionenimplantation auch für das Dotieren von GaN anwendbar ist. Wie sich bald herausstellte, ist das nach dem Implantieren<br />nötige Ausheilen des Implantationsschadens durch Tempern mit großen Schwierigkeiten verbunden. Die zum Ausheilen des<br />Gitterschadens von GaN erforderliche Anlasstemperatur zwischen 1600 K und 1700 K kann ohne besondere Vorkehrungen<br />nicht erreicht werden, da sich das Material bereits bei ca. 1300 K durch Abdampfen von Sticksoff zersetzt.<br /><br />Ziel dieser Arbeit war es, ein geeignetes Ausheilverfahren für GaN nach Ionenimplantation zu entwickeln, und das<br />Ausheilverhalten mittels Photolumineszenz-spektroskopie (PL) zu untersuchen. Zur Charakterisierung der bei der Implantation<br />erzeugten Gitterdefekte in der Nachbarschaft der implantierten Atome wurden in einigen Fällen zusätzlich<br />gg-Winkelkorrelations-messungen (PAC) durchgeführt. In Kapitel 2 der Arbeit werden die angewandten Messtechniken mit<br />Schwerpunkt auf der Methode der PL erläutert. Anschließend wird in Kapitel 3 ausführlich auf das Lumineszenzverhalten von<br />unbehandeltem GaN eingegangen. Kapitel 4 enthält neben allgemeinen Be