Wachstum und Charakterisierung dünner PTCDA-Filme auf ...

3. Materialsysteme
3.2. Galliumnitrid
Galliumnitrid (GaN) ist ein transparentes,
robustes III-V-Halbleitermaterial
mit einer großen elektronischen Bandlücke
(Eg ≈ 3.39 eV) [50], die im blauen
Bereich des sichtbaren Lichtspektrums
liegt. Trotz großer Gitterdefektdichten
im Kristallwachstum zeichnet es
sich durch hohe Quantenausbeuten aus,
was es zu einem attraktiven Material in
der Optoelektronik macht. Das steigende
Interesse an GaN und anderen III-
V-Halbleitermaterialien in der Optoelektronik
lässt sich gut über die in Abb.
(eV)
7
6
5
4
3
2
GaN
AlN
AlP
GaP
AlAs
1
InN
GaAs InP
InAs
0
2.5 3 3.5 4 4.5 5
(Å)
5.5 6 6.5
Abb. 3.2.1: Karte der III-V-Halbleiter [26].
3.2.1 dargestellte Halbleiterkarte begründen. Die Abbildung zeigt die gängigsten III-
V-Halbleitermaterialien, eingeordnet nach Gitterkonstante und optischer Bandlücke des
jeweiligen Systems. Der Bereich des sichtbaren Lichtspektrums ist dabei farbig markiert.
Aus der Karte geht hervor, dass durch die Kombination der III-V-Halbleiter die
Möglichkeit besteht, den gesamten Spektralbereich des sichtbaren Lichtes abzudecken,
was die Grundlage für eine Vielzahl von Anwendungen liefert. Es können jedoch nur
Halbleiter mit ähnlicher Gitterkonstante miteinander kombiniert werden, da es sonst
zu einer erhöhten Defektdichte kommt. Aus diesem Grund erfolgt die Einteilung der
Halbleitermaterialien in folgende Gruppen: die Arsenide-Phosphide, die Nitride und die
Antimonide.
3.2.1. Kristallstruktur
GaN kristallisiert sowohl in der Wurtzitstruktur als auch in der Zinkblendestruktur
aus. Bei der Zinkblendestruktur handelt es sich um eine metastabile Struktur
die technologisch unrelevanter und die im Vergleich zur Wurtzitstruktur schwerer
herzustellen ist. In Abb. 3.2.2 ist die hexagonale Einheitszelle der Wurtzitstruktur
schematisch dargestellt. Sowohl die Ga-Atome als auch N-Atome ordnen sich tetraedrisch
an, wobei die Atome eines Elementes vier Bindungen mit den benachbarten
Atomen des jeweils anderen Elementes ausbilden. Die Gitterkonstanten der
Wurtzitstruktur betragen a = 3,189 Å und c = 5,185 Å. Die GaN-Wurtzitstruktur besitzt
entlang der c-Achse keine Spiegelebene und dadurch kein Inversionszentrum, wodurch
GaN-Kristalle entlang dieser Kristallachse piezoelektrisches Verhalten zeigen.
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