Rastertunnelmikroskopie und -spektroskopie an unpolaren GaN-Oberflächen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Im Rahmen des Projekts wurden die unpolare GaN (1010)- und zum Vergleich die unpolare InN(1120)-Oberfläche mittels Rastertunnelmikroskopie und -spektroskopie untersucht. Der Schwerpunkt der Arbeiten lag auf der Untersuchung der elektronischen Struktur der unpolaren Spaltoberflächen und der Untersuchung von Struktur und Defekten in epitaktischen GaN-Schichten mittels Querschnitts-Rastertunnelmikroskopie. Im Bereich der elektronischen Struktur der Spaltoberflächen konnte gezeigt werden, dass der unbesetzte Oberflächenzustand auf der GaN (1010)-Oberfläche in der Bandlücke liegt, aber eine sehr geringe Zustandsdichteausdehnung in das Vakuum hat, wodurch er nur bei sehr kleinen Spitzen-Proben-Abständen mittels Rastertunnelspektroskopie beobachtet werden kann. Der Oberflächenzustand führt zu einem intrinsischen Pinning der Fermi-Energie an der Oberfläche, welches jedoch polaritätsabhängig ist, da der Elektronenübergang von Leitungsband in den Oberflächenzustand quantenmechanisch verboten ist. Im Gegensatz dazu weist die InN(1120)-Oberfläche keinen Oberflächenzustand in der Bandlücke auf. Die Fermi-Energie wurde in der Bandlücke gefunden. Dies zeigt, dass keine Elektronenakkumulation an der Oberfläche vorliegt und dieser Effekt keine intrinsische Eigenschaft von InN darstellt. In Bereich der Defekte konnten insbesondere die elektronischen und strukturellen Eigenschaften von überwachsenen v-Defekten bestimmt werden, wobei gezeigt werden konnte, dass tiefe Störstellen im Bereich der v-Defekte vorliegen. Ferner konnten Versetzungen in Hinblick auf deren Linienrichtung, räumliche Verteilung und Wechselwirkung mit v-Defekten charakterisiert werden. Es zeigte sich, dass im Bereich von überwachsenen v-Defekten die Versetzungsdichte etwa eine Größenordnung kleiner ist. Dies wurde mit einer abstoßenden Wechselwirkung erklärt. Im Rahmen der Veröffentlichungen zu dem Projekt gelang es zweimal, das Umschlagbild (Cover picture) der jeweiligen Zeitschrift mit einem unserer Bilder zu gestalten.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Direct measurement of the band gap and Fermi level position at InN ( 112 0 ) , Appl. Phys. Lett. 98, 062103 (2011)
Ph. Ebert, S. Schaafhausen, A. Lenz, A. Sabitova, L. Ivanova, M. Dähne, Y.-L. Hong, S. Gwo, and H. Eisele
(Siehe online unter https://doi.org/10.1063/1.3553022) - Non-polar group-III nitride semiconductor surfaces, Phys. Status Solidi RRL 6, 359–369 (2012)
H. Eisele and Ph. Ebert
(Siehe online unter https://doi.org/10.1002/pssr.201206309) - Evidence of deep traps in overgrown v-shaped defects in epitaxial GaN layers, Appl. Phys. Lett. 103, 062101 (2013)
P. H. Weidlich, M. Schnedler, H. Eisele, U. Strauß, R. E. Dunin-Borkowski, and Ph. Ebert
(Siehe online unter https://doi.org/10.1063/1.4816969) - Hidden surface states at non-polar GaN ( 101 0 ) facets: Intrinsic pinning of nanowires, Appl. Phys. Lett. 103, 152101 (2013)
L. Lymperakis, P. H. Weidlich, H. Eisele, M. Schnedler, J.-P. Nys, B. Grandidier, D. Stievenard, R. E. Dunin-Borkowski, J. Neugebauer, and Ph. Ebert
(Siehe online unter https://doi.org/10.1063/1.4823723) - Repulsive interactions between dislocations and overgrown v-shaped defects in epitaxial GaN layers, Appl. Phys. Lett. 103, 142105 (2013)
P. H. Weidlich, M. Schnedler, V. Portz, H. Eisele, R. E. Dunin-Borkowski, and Ph. Ebert
(Siehe online unter https://doi.org/10.1063/1.4823474) - Meandering of overgrown v-shaped defects in epitaxial GaN layers, Appl. Phys. Lett. 105, 012105 (2014)
P. H. Weidlich, M. Schnedler, V. Portz, H. Eisele, R. E. Dunin-Borkowski, and Ph. Ebert
(Siehe online unter https://doi.org/10.1063/1.4887372) - Polarity dependent pinning of a surface state, Phys. Rev. B 91, 205309 (2015)
M. Schnedler, V. Portz, H. Eisele, R. E. Dunin-Borkowski, and Ph. Ebert
(Siehe online unter https://doi.org/10.1103/PhysRevB.91.205309) - Quantitative description of photoexcited scanning tunneling spectroscopy and its application to the GaAs(110) surface, Phys. Rev. B 91, 235305 (2015)
M. Schnedler, V. Portz, P. H. Weidlich, R. E. Dunin-Borkowski, and Ph. Ebert
(Siehe online unter https://doi.org/10.1103/PhysRevB.91.235305) - Tracking the subsurface path of dislocations in GaN using scanning tunneling microscopy, J. Appl. Phys. 118, 035302 (2015)
P. H. Weidlich, M. Schnedler, V. Portz, H. Eisele, U. Strauß, R. E. Dunin-Borkowski, and Ph. Ebert
(Siehe online unter https://doi.org/10.1063/1.4926789)
