Regensburg 2000 – wissenschaftliches Programm

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HL: Halbleiterphysik

HL 19: GaN I

HL 19.10: Vortrag

Dienstag, 28. März 2000, 17:15–17:30, H13

Der Einfluß von Wasserstoff auf Oberflächenrekonstruktionen und Wachstum von GaN — •J. Neugebauer¹ und C.G. Van de Walle² — ¹Fritz-Haber-Institut, Faradayweg 4-6, D-14195 Berlin — ²Xerox PARC, 3333 Coyote Hill Road, Palo Alto, CA 94304, USA

Für eine systematische Verbesserung der Materialeigenschaften von Gruppe-III Nitriden ist ein detailiertes Verständnis der mikroskopischen Wachstumsprozesse notwendig. Bisherige experimentelle und theoretische Untersuchungen beschränkten sich meist auf Oberflächenrekonstruktionen reiner GaN-Oberflächen. Die Wechselwirkung von Wasserstoff mit diesen Oberflächen wurde bisher kaum betrachtet. Mittels Pseudopotential-Dichtefunktional-Rechnungen haben wir daher die Wechselwirkung von Wasserstoff mit der GaN(0001) Oberfläche untersucht. Aus diesen Untersuchungen erhalten wir direkt die Stabilität der verschiedenen Strukturen als Funktion der Stöchiometrie und des chemischen Potentials des Wasserstoffs. Unter stickstoffreichen Bedingungen werden Rekonstruktionen mit einer maximalen Anzahl von N-H Bindungen (in Form von NH₂ und NH₃ Molekülen) bevorzugt. Unter mehr Ga-reichen Bedingungen werden teilweise Ga-H-Bindungen aufgebaut. Eine genauere Analyse zeigt, daß bei typischen MOCVD-Wachstumstemperaturen die wasserstoffbedeckten Oberflächen nur geringfügig stabiler als die unbedeckten Oberflächen sind. Bei niedrigeren Temperaturen (wie sie beispielsweise zum Wachstum von InGaN benutzt werden) nimmt die Stabilität der wasserstoffbedeckten Oberflächen zu. Konsequenzen für die Stabilität von InGaN-Legierungen werden diskutiert.