Projektdaten

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Extreme Polarisationsgradienten: Ober- und Grenzflächenanalytik an rs-ScxAlN/wz-GaN und rs-ScN/wz-ScAIN

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Im Projekt werden rs-ScxAl1-xN/wz-GaN- und rs-ScN/wz-ScxAl1-xN-basierte Heterostrukturen epitaxiert und ihre Grenzflächeneigenschaften erforscht. Es sollen theoretisch vorhergesagte extreme Polarisationsgradienten und polarisationsinduzierten Ladungsflächendichten an den Grenzen unterschiedlicher Kristallstrukturen nachgewiesen und für Anwendung in elektronischen und optischen Bauelementen kontrolliert eingestellt werden. Durch die Kombination von ScxAl1-xN-Schichten mit Steinsalz-Struktur (die keine Polarisation besitzen) und Schichten aus GaN oder ScxAl1-xN mit Wurtzit-Struktur (die sehr hohe Polarisationen zeigen können: Pmax(wz)==1,4 C/m2) in einer pseudomorphen Heterostruktur, können sehr große Polarisationsgradienten (t:.P=Pmax(wz)) und polarisationsinduzierte Flächenladungsdichten von bis zu s/e ==8 10"14 cm-2 erreicht werden. Diese Flächenladungsdichten sind um etwa zwei Größenordnungen höher als die pseudomorpher GaAIN/ GaN-Heterostrukturen. Damit der Nachweis der extremen Polarisationsgradienten über experimentell nachweisbare Ladungsträgerprofile gelingt, sind Simulationen der Bandkantenprofile erforderlich, die eine genaue Kenntnis der Banddiskontinuitäten, Oberflächenpotentiale und Dotierungen voraussetzen. Zur Untersuchung der Banddiskontinuitäten sowie der Oberflächen- und Grenzflächeneigenschaften sind detaillierte Analysen der einzelnen Schichten wie auch der Heterostrukturen nötig. Auf Basis optimierter N- und Metall-polarer Schichten und Schichtsysteme werden die strukturellen und elektronischen Eigenschaften des ScxAl1-xN-Materialsystems ermittelt und die Dispersion der Bandübergänge und der Phononen in Abhängigkeit des Sc-Gehalts bestimmt. Die gewonnenen Erkenntnisse fließen in den Nachweis der Banddiskontinuitäten, -verbiegungen und Ladungsträgerprofile an den Grenzflächen von rs-ScxAl1-xN/wz-GaN- und rs-ScN/wz-ScxAl1-xN-Heterostrukturen ein und ermöglichen den Nachweis extremer Polarisationsgradienten und ihre kontrollierte Variation.