Münster 1999 – scientific programme

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HL: Halbleiterphysik

HL 45: Störstellen

HL 45.10: Talk

Friday, March 26, 1999, 11:45–12:00, H4

Jahn-Teller-Effekt des As-V_Si-Komplexes: Eine ab initio-Studie — •A. Mattausch, M. Bockstedte und O. Pankratov — Lehrstuhl für theoretische Festkörperphysik, Universität Erlangen-Nürnberg, Staudtstr. 7, 91058 Erlangen

In der Silizium-Halbleitertechnologie ist Arsen ein typischer Donator. Neben der substitutionellen Bindung von Arsen im Silizium-Kristall bilden sich

Arsen-Leerstellen-Komplexe (As-V_Si), welche insbesondere für die Diffusion von Arsen-Atomen im Silizium-Kristall von Bedeutung sind [1]. Experimentelle Untersuchungen des Dotieratom-Leerstellen-Komplexen mittels EPR von Watkins [2] weisen auf einen ausgeprägten Jahn-Teller-Effekt dieses Komplexes hin. Wir finden allerdings eine geringere Jahn-Teller-Energie als die von Watkins abgeschätzten 0.57eV.

Mittels auf der Dichtefunktionaltheorie basierenden ab initio Methoden untersuchen wir den Jahn-Teller-Grundzustand des As-V_Si-Komplexes. Wir finden zwei in ihrem Charakter unterschiedliche Verzerrungsmuster des neutralen As-V_Si-Komplexes, wobei die Symmetrie in beiden Fällen durch die C_1h-Punktgruppe beschrieben wird. Kürzlich wurde von Antonelli et al. [3] für die neutrale Silizium-Leerstelle ebenfalls die Existenz zweier unterschiedlicher Jahn-Teller-Relaxationen nachgewiesen.

Für den As-V_Si-Komplexe diskutieren wir den zu diesem Jahn-Teller-Effekt führenden Mechanismus im Vergleich zur Silizium-Leerstelle. Dazu berechnen wir die Potentialfläche als Funktion der für den Jahn-Teller-Effekt relevanten Normalmoden.

[1] Pankratov et al., Phys. Rev. B, 56(1997), 13172

[2] E.L. Elkin and G.D. Watkins, Phys. Rev,. 174(1968), 881

[3] Antonelli et al., Phys. Rev. Lett., 81(1998), 2088