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Rastertunnelmikroskopie und -spektroskopie an GaP-Schichten auf Si(001)

Antragstellerin Dr. Andrea Lenz
Fachliche Zuordnung Experimentelle Physik der kondensierten Materie
Förderung Förderung von 2014 bis 2020
Projektkennung Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 252528669
 
Erstellungsjahr 2019

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Im Rahmen des Projektes wurden Antiphasendomänen in GaP-Schichten auf Si(001)-Substrat mittels Querschnitts-Rastertunnelmikroskopie (XSTM) und -spektroskopie (XSTS) untersucht. Der Fokus der Arbeit lag auf der Charakterisierung der GaP/Si-Grenzfläche sowie auf der atomaren Struktur der Antiphasengrenzen. Bei der GaP/Si-Grenzflächenuntersuchung gelang es erstmalig eine atomar flache (110)-Spaltfläche zu präparieren und mittels XSTM zu untersuchen. Dabei wurde der Verlauf der GaP/Si- Grenzfläche eines nominell um 2° verkippten Si(001)-Substrates mit dem Grenzflächenverlauf eines nominell unverkippten Substrates verglichen. Im ersten Fall stellt sich der Verlauf der GaP/Si-Grenzfläche auf lateralen Bereichen von bis zu 4 nm als sehr abrupt in [001]-Richtung dar. Bei den nominell unverkippten Substraten hingegen liegen deutlichen Anzeichen für eine Durchmischung von Si und GaP auf ca. 2 nm in [001]-Richtung vor. Im Bereich der atomaren und elektronischen Struktur von Antiphasengrenzen konnte mittels XSTS gezeigt werden, dass der elektronische Einfluss der Antiphasengrenzen sehr stark abstandsabhängig ist und von der Art der Antiphasengrenzfläche bzw. Anzahl an Fehlbindungen abhängt. Für die strukturelle Untersuchung der Antiphasendomänen wurde zuerst ein Verfahren zur Bestimmung von Antiphasengrenzen in XSTM-Aufnahmen entwickelt. Anschließend konnte der polygonale Verlauf der Antiphasengrenzen, die eine Antiphasendomäne umschließen, im Detail untersucht werden. Mit Hilfe der beobachteten Winkel, unter denen die Antiphasengrenzen abgebildet werden, konnten Rückschlüsse auf die zugehörige Orientierung der Antiphasengrenzflächen im Kristallvolumen gezogen werden. Neben der Entwicklung eines Strukturmodells für einen exemplarischen Antiphasendomänenquerschnitt konnte darüber hinaus auch ein maßstabsgetreues 3D-Modell einer typischen Antiphasendomäne erstellt werden.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

 
 

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