Verlag des Forschungszentrums Jülich
JUEL-4036
Darüber hinaus diffundieren die Leerstellen in das Kristallinnere ein . Infolge ihrer elektrischen
Ladung bilden die Kristalle in einem oberflächennahen Bereich eine Schicht mit
semiisolierenden Eigenschaften und p-artiger Leitfähigkeit aus . Die Aktivierungsenergie für
die Eindiffusion der Phosphor-Leerstellen wird zu Ed = (0,57 ± 0,12) eV und der Diffusionskoeffizient
zu Do = 10-7±3 cm2 s-1 bestimmt . Die Eindiffusion wird durch die Coulomb-
Wechselwirkung zwischen geladenen Leerstellen und Dotieratomen beeinflußt. Als Maß für
Stärke und Reichweite der Wechselwirkung wird die Abschirmlänge im Volumen und an
der Oberfläche bestimmt . Die für das Kristallvolumen gemessene Abschirmlänge ist infolge
von Vielteilcheneffekten scheinbar kleiner als die theoretisch erwartete, wie mittels einer
Monte-Carlo-Simulation gezeigt wird. Während der korrigierte Wert exponentiell mit der
Fermi-Energie zunimmt, ergibt sich für die Abschirmlänge an der Oberfläche unabhängig
von Fermi-Energie, Dotieratomkonzentration und dem Halbleitermaterial ein konstanter
Wert RS = (0,9 ± 0,3) nm. Dies ist konsistent mit oberflächenspezifischen Beiträgen zur
Abschirmung, die zu einer zweidimensionalen Abschirmung führen .
Additionally the vacancies can diffuse into the bulk of the crystal . Because of the electrical
charge of the vacancies crystals form a layer beyond the surface with semiinsulating
properties and p-type conductivity. The activation energy for indiffusion is determined to
Ed = (0,57 ± 0,12) eV and the diffusion coefficent to Do = 10-7±3 cm2 s-1 . The indiffusion
is influenced by Coulomb interaction between charged vacancies and dopant atoms.
For measuring intensity and range of this interaction the screening length is measured. In
the bulk the screening length seems to be lower than the theoretical expected because of
many body effects . This is shown using a Monte Carlo simulation. The corrected value is
increasing exponentially wich increasing Fermi niveau whereas the screening length at the
surface RS = (0,9 ± 0,3) nm is independent from Fermi niveau, concentration of dopant
atoms and semiconductor material. This is in agreement wich specific surface contributions
to screening leading to a two-dimensional screening.
Semmler, Ulrich Matthias
Untersuchung der Bildung von Defekten und der Diffusionskinetik auf III-V-Halbleiteroberflächen mit Hilfe der Hochtemperatur-Rastertunnelmikroskopie
132 S., 2003
In der vorliegenden Arbeit wird die Bildungs- und Diffusionskinetik von Defekten mittels
Hochtemperatur-Rastertunnelmikroskopie auf (110)-Spaltoberflächen von 111-V-Halbleitern
in Abhängigkeit von Temperatur und Dotierung untersucht . Besonderes Augenmerk liegt
dabei auf der Bildung von Phosphorleerstellen auf InP-Oberflächen . Es wird gezeigt, daß
die gemessene Leerstellenbildungsrate durch die Rate der Phosphor-Adatomdesorption bestimmt
werden. Die Diffusion der Adatome über die Oberfläche erfolgt dabei eindimensional
in [110]-Richtung . Die Aktivierungsenergie für die Adatomdiffusion wird für 1,1 .1018 cm-3
dotierte InP(110)-Oberflächen zu Ea = (0,47 ± 0,05) eV bestimmt . Mit zunehmender Dotierung
der (110)-Oberflächen nimmt die Leerstellenbildungsrate zu und es ergibt sich eine
Abhängigkeit der Adatomdiffusion von der Fermi-Energie der Oberfläche .
The kinetic of formation and diffusion of defects in (110) cleavage surfaces of III-V semiconductors
is investigated by high temperature Scanning tunneling microscopy as a function
of temperature and dopant concentration . One point of main interest is the formation of
phosphorus vacancies . It is shown that the measured rate of formation is given by the
rate of phosphorus adatom diffusion . The diffusion of the adatoms is one dimensional
along the [110] direction . The activation energy for adatom diffusion is determined to
Ea = (0,47 ± 0,05) eV for a l,1 · 1018 cm-3 doped InP(110) surface. With an increasing
dopant concentration of the surfaces the rate of formation is increasing. This means the
adatom diffusion depends an the Fermi niveau.
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