Regensburg 1998 – wissenschaftliches Programm

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HL: Halbleiterphysik

HL 24: Poster II

HL 24.54: Poster

Mittwoch, 25. März 1998, 10:30–19:00, A

Magnetische Resonanz flacher Donatoren in Galliumoxid — •U. Leib, D. M. Hofmann, A. Hofstaetter und B. K. Meyer — I. Physikalisches Institut der Justus Liebig Universität Giessen, Heinrich-Buff-Ring 16, 35392 Giessen

β-Ga₂O₃ ist ein Halbleiter großer Bandlücke, das Anwendung unter anderem als Gassensor findet. Diese beruht auf dem Auftreten einer n-Leitung, die auf flache Donatoren in Form von Sauerstofflücken zurückgeführt wird. Je nach Züchtungsbedingungen variiert die Leitfähigkeit deshalb erheblich. Wir haben ESR- und ENDOR-Messungen an zwei Probentypen durchgeführt. Bei höherer Donorkonzentration bildet sich offensichtlich ein Störstellenband aus. In diesem tragen nicht nur Elektronen im Bandminimum zum g-Wert bei, sondern auch solche mit zusätzlicher kinetischer Energie. Das führt mit steigender Temperatur zu einer Zunahme Δg = 1.5 kT. Der gemessene Wert von β entspricht dem, der aus der effektiven Elektronenmasse in Ga₂O₃ zu erwarten ist. Bei niedrigen Konzentrationen und entsprechend isolierten Donatoren messen wir im Prinzip den gleichen, leicht anisotropen g-Tensor, hier aber mit negativer Temperaturshift. Dies kann auf eine Overhauserverschiebung infolge starker Hyperfeinwechselwirkung mit den Gallium-Kernen zurückgeführt werden, die auch Anlaß zu zahlreichen ENDOR-Resonazen ist. Die Besetzungszahl der flachen Donatoren wird stark durch das energetisch benachbarte Ti³⁺/Ti⁴⁺-Niveau beeinflußt. Dieser Mechanismus wird im Detail diskutiert.