Verlag des Forschungszentrums Jülich
JUEL-3783
Lenssen, Daniel
Epitaktisches Wachstum und strukturelle, elektrische und optische Charakterisierung von Ru2Si3-Schichten
112 S., 2000
Nach Bandstrukturberechnungen ist Ru2Si3 ein Halbleiter mit einer direkten Bandlücke im technologisch relevanten Bereich um 0,8 eV (bei 1,5µm). Ziel der vorliegenden Arbeit war es zu untersuchen, ob Ru2Si3 als lichtemittierende Schicht in zukünftigen siliziumbasierenden Leuchtdioden eingesetzt werden kann. Eine Voraussetzung für die Untersuchung, insbesondere der optischen Eigenschaften, ist die Herstellung epitaktischer Schichten. Erstmals wurden epitaktische Schichten sowohl auf Si(100) als auch auf Si(111) hergestellt. Beste Ergebnisse lieferte dabei eine spezielle Form der Molekularstrahlepitaxie, die sogenannte Template-Methode. Die besten Filme zeigen Minimum-Yield-Werte unter 5 % bei der He-Ionengitterführung. Sie bestehen aus epitaktischen, orientierten Körnern mit Durchmessern um 1 µm nach einer zusätzlichen Temperung im Schnelltemperofen.
Die Messung der Temperaturabhängigkeit des elektrischen Widerstands von Ru2Si3-Schichten auf isolierenden Substraten ergab eine Bandlücke um 0,9 eV. Der Absorptionskoeffizient von dünnen Filmen auf verschiedenen Substraten und von einem Ru2Si3-Einkristall wurden mit Hilfe der photothermischen Deflektionsspektroskopie bestimmt. Eine direkte Bandlücke bei 0,84 eV wurde gefunden. Der Absorptionskoeffizient ist allerdings bis etwa 1,5 eV sehr gering und steigt dann sehr stark an. Insgesamt wurden die theoretischen Vorhersagen durch die experimentellen Ergebnisse qualitativ bestätigt.
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