08 Fakultät Mathematik und Physik

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1998 - 199912000 - 20031

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Institute: search.filters.UBSInstitut.4. Physikalisches InstitutPublication Type: search.filters.UBSTyp.Abschlussarbeit (Diplom)

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    ItemOpen Access
    Zeemanspektroskopie an tiefen Zentren in GaP und SiC
    (1998) Baars, Enno
    In der vorliegenden Arbeit werden Ergebnisse optischer Zeeman- und Piezospektroskopie an tiefen Störstellen in Galliumphosphid und Siliciumcarbid vorgestellt. Galliumphosphid ist seit etwa 30 Jahren das gängige Material für die Herstellung von Licht-Emittierenden Dioden (LEDs). Dementsprechend intensiv wurden die Übergangsmetalle im GaP studiert, die zu den häufigsten Verunreinigungen zählen und oft schon beim Probenwachstum in das Material gelangen. Sie bilden tief in der Bandlücke liegende Zentren aus, die als Kanäle für schnelle nichtstrahlende Rekombination, sogenannte Lumineszenzkiller wirken können oder aber Haftstellen für Elektronen bilden und so die Ladungsträgerkonzentration herabsetzen. Diese Eigenschaft wird bei anderen III-V-Halbleitern (GaAs:Cr, InP:Fe) auch zur Herstellung semiisolierender Substrate gezielt eingesetzt. Die hier vorgestellten Untersuchungen befassen sich mit Chrom-Zentren im Galliumphoshid. Während Chrom in Galliumarsenid intensiv studiert wurde und seine Eigenschaften weitgehend geklärt sind, zählt es im Galliumphosphid zu den am wenigsten verstandenen Systemen. Insbesondere wurde kürzlich in hochaufgelösten Absorptionsspektren von GaP:Cr2+ eine weitere Linie entdeckt, die nicht mit dem bisherigen Modell erklärbar ist. Es wurde daher die Vermutung geäußert, sie könne zu einem anderen Chrom-Zentrum gehören. In der vorliegenden Arbeit wird anhand von piezospektroskopischen Messungen diese These widerlegt. Aufbauend auf Zeemanmessungen am gleichen System wird eine Erweiterung des Modells diskutiert, mit der sich die spektroskopischen Daten beschreiben lassen. Noch weniger ist über das im weiteren untersuchte Chrom-Schwefel-Zentrum bekannt, das in kodotierten Proben gefunden wurde. Die gemessene Druckantwort hat trigonalen Charakter, der auf ein Chrom-Schwefel-Paarzentrum schließen läßt, bei dem sich die beteiligten Atome auf benachbarten Gitterplätzen befinden. Zeemanmessungen zeigen, daß die Ankopplung von tetragonalen Phononen durch die trigonale Achse nicht vollständig unterdrückt wird. Es werden zwei mögliche Ansätze zur Beschreibung dieser Wechselwirkung diskutiert. Obwohl Siliciumcarbid als Material für die Herstellung der blauen LED zunehmend von Galliumnitrid verdrängt wird, ist es aufgrund seiner exzellenten thermischen Stabilität immer noch ein wichtiges Material für Hochleistungs- und Hochtemperaturbauelemente. Darüberhinaus dient es wegen seiner geringen Gitterfehlanpassung zum Galliumnitrid als Substratmaterial bei der Herstellung epitaktischer GaN-Schichten. Die von den Übergangsmetallen Titan, Vanadium und Chrom im Siliciumcarbid gebildeten tiefen Störstellen sind von besonderer Bedeutung, da diese drei Elemente neben Bor und Stickstoff als häufigste Verunreinigungen in diesem Material vorkommen. Zu Chrom-Zentren in SiC gibt es jedoch bisher nur wenige Untersuchungen. In dieser Arbeit werden Photolumineszenzmessungen am System 4H-SiC:Cr4+ vorgestellt. Zur Interpretation der Zeeman-Messungen wird ein neues Modell diskutiert, das einen Spin-Flip-Übergang zwischen angeregtem Zustand und Grundzustand annimmt. Es wird eine Anregungsserie vorgestellt, die eine Sättigung des Übergangs als Ursache für das schwache Strahlen des Zentrums nahelegt.
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    ItemOpen Access
    Technology and Physics of Gate Recessed GaN/AlGaN FETs
    (2003) Malik, Adil Mahmood
    Gallium Nitride (GaN), a wide band gap semiconductor, gained importance as Heterostructure Field Effect Transistors (HFET) in the early 90s. The fabrication of first HFET opened a door for tremendous research over GaN FETs. Currently GaAs/AlGaAs Modulation Doped FETs (MODFET) are utilized with limitations in high power applications. The reason for such limitation is poor physical and electrical properties concerning to GaAs. But now a day GaN with astonishing features compared to GaAs for high power, electrical and optoelectrical devices is a hot topic of research. The reason is based on its interesting physical properties like thermal stability, high breakdown voltage, chemical inertness and electrical properties as well as a property of wide band gap which plays an important role in blue Lasers and devices with low noise. GaN High Electron Mobility Transistors (HEMTs) and MODFETs are important electrical devices for high speed electronics. With the technological advent to control layer thickness in crystal growth by Metal Organic Vapor Phase Epitaxy (MOVPE) and Molecular Beam Epitaxy (MBE), HFET emerged with new horizons. Structures with different layers are grown and characterized. Group III-Nitride devices are highly promising for numerous applications. For the optical/display applications, LASERs and light emitting diodes (in the visible and UV emission range) are used. On the other hand the electrical properties of gallium nitride are being utilized in order to fabricate the electrical devices that provide high performance e.g., field effect transistors working at high temperature, high frequencies or high power. Talking about field effect transistors grown over different substrates, gate recess technology is indeed important to have better control over the channel, higher modulation speed, etc. but, off course, it is a very difficult process step which needs high precision. Gate recessed HFETs are useful to reduce pinch off voltage and the gate leakage current of the device. In this thesis “Technology and Physics of gate recessed GaN/AlGaN HFETs” some geometrical aspects of recess and gates are investigated. Additionally some problems of the recess technology e.g. etching defects, the control of recess etching depths, misalignments of recess will be discussed. This thesis is divided into the following chapters; Chapter 2 is mainly concerned with some of the most important physical properties of III-nitrides. An overview of different types of FET based on GaN is given in Chapter 3. The theoretical Models which are used in this thesis are also illustrated. Chapter 4 introduces the technology which is used to fabricate recessed gate GaN/AlGaN HFETs. A recessed gate is formed by etching the surface down and then deposition of gate metals in this region. Theoretically it is a way to improve control over the channel [1.3]. Etching is done with Electron Cyclotron Resonance-Reactive Ion Etching (ECR-RIE). Optical and e-beam Lithography is also discussed here. Chapter 5 presents the results and discussion of realized recessed gate HFETs. Here basically characterization is done as a function of recess spacing (Lg), recess depth (trecess), and source drain spacing. Transconductance, drain currents and source resistance are important parameters in transistor characteristics. HFETs with recessed gate fabricated, show good channel control as the transconductance is as high as 220 mS/mm with 250 nm T-gate and a shift in the pinch off voltage could be seen. A detailed epitaxial layer structure and transistor layout is given in appendixes with process technology and instruments used.