University thesis:
Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2013
Footnote:
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Description:
Indiumnitrid (InN) gehört zu den III-V Halbleitern und ist durch seine geringe Bandlücke sowie seine guten Elektronentransporteigenschaften ein vielversprechender Kandidat für den Einsatz in ultraschnellen Transistoren und optoelektronischen Bauelementen. Dabei spielen neben den Volumeneigenschaften des Materials vor allem auch die Oberflächeneigenschaften eine entscheidende Rolle. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Charakterisierung der elektronischen und chemischen Oberflächeneigenschaften von reinem sowie adsorbatbedecktem, polarem InN. Die InN-Schichten wurden mittels plasmaunterstützter Molekularstrahlepitaxie (MBE) abgeschieden und in-situ anhand der Beugung hochenergetischer Elektronen (RHEED) sowie mittels Röntgen- und Ultraviolett-Photoelektronenspektroskopie (XPS, UPS) untersucht. Hierbei zeigten sich deutliche Unterschiede in den elektronischen Eigenschaften der polaren Oberflächen, die vor allem auf die unterschiedlichen atomaren Strukturen zurückgeführt werden konnten. So kommt es an der In-polaren InN-Oberfläche zur Ausbildung einer 2×2 Oberflächenrekonstruktion, die zu Oberflächenzuständen nahe des Ferminiveaus führen, welche zur Ausbildung einer starken Elektronenakkumulationsschicht an den InN(0001)-2×2 Oberflächen beitragen. Beim reinen N-polaren InN beobachtet man im Gegensatz dazu eine 1×1-Oberfläche mit besetzten Oberflächenzuständen nahe des Valenzbandminimums (bei ~ 1,6 eV), verbunden mit einer deutlich reduzierten Oberflächenabwärtsbandverbiegung. Weiterhin wurden Veränderungen der InN-Oberflächen durch Adsorbatwechselwirkungen systematisch mittels UPS und XPS untersucht und dabei der Einfluss des Sauerstoffs und des Wassers als wichtige Bestandteile der Luft detailliert betrachtet. Die experimentellen Ergebnisse werden im Hinblick auf Informationen zur Anbindung der Adsorbatspezies, zur Dipolbildung sowie zur Beeinflussung der Oberflächenelektronen und damit der Oberflächenbandverbiegung der InN-Proben diskutiert. Dabei zeigt sich, dass Sauerstoff in atomarer Form an die InN-Oberflächen bindet und als Elektronenakzeptor zur Reduzierung der Abwärtsbandverbiegung an den In-polaren InN-Proben beiträgt bzw. kaum einen Einfluss auf die bereits reduzierte Bandverbiegung des N-polaren InN hat. Die Wechselwirkung mit Wasser führt dagegen bei beiden Polaritäten zu einer deutlich ausgeprägten Elektronenakkumulation.