Hamburg 2001 – wissenschaftliches Programm

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SYRW: Rekonstruktion und Wachstum von III-V-Halbleiteroberflächen

SYRW IV: HV IV

SYRW IV.1: Hauptvortrag

Donnerstag, 29. März 2001, 17:00–17:30, B

Simulation der Wachstumskinetik auf III-V-Halbleiter-Oberflächen — •Peter Kratzer und Matthias Scheffler — Fritz-Haber-Institut der MPG, Faradayweg 4-6, 14195 Berlin-Dahlem

Eine Theorie der Nichtgleichgewichtsphänomene, die beim Wachstum von III-V-Halbleitern aus der Gasphase auftreten, muss das Zusammenspiel aller beteiligten Elementarprozesse auf den für das Wachstum relevanten Zeit- und Längenskalen beschreiben. Durch die neuartige Kombination von Dichtefunktional(DFT)-Berechnungen mit kinetischen Monte-Carlo(kMC)-Simulationen ist es gelungen, die Kluft zwischen den Zeit- und Längenskalen der molekularen Dynamik und den experimentell relevanten Skalen zu überbrücken. Detaillierte Untersuchungen wurden zur Homoepitaxie von GaAs aus Ga- und As₂-Molekularstrahlen auf dem technologisch wichtigen GaAs(001)-Substrat durchgeführt, das unter Ausbildung von As-Dimeren an der Oberfläche rekonstruiert. Durch die kMC-Simulationen gewinnen wir Einblick in das Zusammenwirken von Ga und As₂ beim Wachstum. Die Berechnungen zeigen, dass adsorbierte Ga-Atome die As-Oberflächendimere aufbrechen und dabei zunächst an zweifach koordinierten Plätzen eingebaut werden. Dort wird anschließend As₂ selektiv adsorbiert und in Form eines As-Oberflächendimers eingebaut. Die Inseldichte weist in Abweichung von herkömmlichen Nukleationstheorien ein Minimum als Funktion der Wachstumstemperatur auf. Ferner werde ich Ergebnisse von DFT-Berechnungen zum Einfluss der mechanischen Verspannungen beim heteroepitaktischen Wachstum auf die Diffusion von Adatomen vorstellen und kurz ihre Bedeutung für die Wachstumskinetik von heteroepitaktischen Inseln diskutieren.