Verlag des Forschungszentrums Jülich
JUEL-3932
Schmidt, Roland
Metallorganische Molekularstrahlepitaxie von InP auf GaAs-Substraten für die Herstellung metamorpher Hochfrequenztransistoren
IV, 146 S., 2001
Die vorliegende Arbeit befaßt sich mit dem stark gitterfehlangepaßten Wachstum von InP-Pufferschichten auf
GaAs-Substraten mittels metallorganischer Molekularstrahlepitaxie
(MOMBE) unter Verwendung von TMIn und vorzerlegtem Phosphin als
Quellenmaterialien. Dabei war es das Ziel, bauelementetaugliche
InP-Schichten mit geringer Oberflächenrauhigkeit,
Versetzungsdichte und elektrischer Leitfähigkeit abzuscheiden. Für
eine entsprechende Optimierung des Wachstums von InP auf GaAs
wurden eine Vielzahl von Charakterisierungsverfahren eingesetzt,
unter anderem Rasterkraftmikroskopie, Röntgenbeugung,
Photolumineszenzspektroskopie und Hall-Effekt-Messungen.
Insbesondere wurde erstmals die Abhängigkeit der
Oberflächenmorphologie von den Wachstumsparametern systematisch
untersucht. Zur Erklärung der diesbezüglichen Beobachtungen wurde
ein Wachstumsmodell formuliert. Ferner wurde der Einfluß der
Wachstumsparameter einerseits und einer nach dem Wachstum
vollzogenen Temperung andererseits auf die optischen und
strukturellen Eigenschaften der abgeschiedenen InP-Schichten
untersucht. Schließlich wurden dann erstmals auf derart
optimierten InP-Pufferschichten funktionstüchtige
AlInAs/GaInAs-HEMTs (High Electron Mobility Transistor)
hergestellt, mithin also die Bauelementetauglichkeit der
abgeschiedenen InP/GaAs-Heterostrukturen demonstriert. Damit
wurde nicht nur ein Beitrag zur Lösung des Hauptproblems bei der
Implementierung InP-basierender Bauelemente auf GaAs-Substraten
geleistet, sondern auch gezeigt, daß das Wachstumsverfahren MOMBE
für die Abscheidung stark gitterfehlangepaßter System
prädestiniert ist.
The present contribution is concerned with the highly
lattice-mismatched growth of InP on GaAs-substrates by
metalorganic molecular beam epitaxy (MOMBE) using TMIn and
precracked phosphine as the source materials. Here the objective
was to deposit device-suitable InP-layers with low surface
roughness, dislocation density and electrical conductivity.
Growth-optimization of InP on GaAs was carried out by applying a
multitude of characterization methods, amongst others atomic force
microscopy, x-ray diffraction, photoluminescence spectroscopy and
Hall-effect-measurements. In particular, for the first time the
dependence of the surface morphology on the growth parameters was
investigated systematically. A growth model was formulated in
order to explain the corresponding observations. Furthermore, the
influence of both the growth parameters and a post-growth anneal
on the optical and structural properties of the deposited
InP-layers was investigated. Finally AlInAs/GaInAs-HEMT-structures
(High Electron Mobility Transistors) were deposited and processed
for the first time on the InP buffer-layers optimized as described
above, which demonstrated the device-suitability of the deposited
InP/GaAs-heterostructures. All in all a contribution was achieved
in solving the main problem for the implementation of InP-based
devices on GaAs-substrates. The predestination of the
growth-method MOMBE for highly lattice-mismatched systems was also
demonstrated.
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