Wachstum und Charakterisierung dünner PTCDA-Filme auf ...
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m-plane<br />
a 3<br />
a 1<br />
c-plane<br />
a-plane<br />
a 2<br />
<br />
[0001]<br />
<br />
3.2. Galliumnitrid<br />
Abb. 3.2.6: Wichtige Flächen der<br />
Wurtzitstruktur [26].<br />
3.2.2. Elektronische Struktur <strong>und</strong> Dotierung<br />
Wie bereits erwähnt handelt es sich bei GaN um einen Halbleiter mit einer Bandlücke<br />
von Eg ≈ 3.39 eV [50]. Darüber hinaus ist dies eine direkte Bandlücke – anders als<br />
beispielsweise im Falle von Silizium, das eine indirekte Bandlücke <strong>auf</strong>weist. Bei einer direkten<br />
Bandlücke liegt das Maximum des Valenzbandes im Impulsraum direkt unter dem<br />
Minimum des Leitungsbandes. Somit sind spontane Elektronen-Loch-Rekombinationen<br />
unter Emission von Photonen ohne Impulszufuhr möglich, was entsprechende Materialien<br />
wie z.B. GaAs oder eben GaN so wertvoll für Anwendungen in lichtemittierenden<br />
Bauelementen macht. Im Gegensatz dazu muss bei Halbleitern mit indirekter Bandlücke<br />
ein zusätzlicher Impuls für den Rekombinationsprozess vorhanden sein, beispielsweise<br />
aus Gitterschwingungen (Phononen) oder kristallographischen Defekten.<br />
Zur Herstellung optoelektronischer Bauelemente <strong>auf</strong> Basis von GaN muss sowohl die<br />
n-Dotierung als auch die p-Dotierung des Halbleitermaterials realisiert werden. Die n-<br />
Dotierung ist dabei relativ einfach zu realisieren, da nominell <strong>und</strong>otiertes GaN eine<br />
hohe Konzentration an freien Ladungsträgern <strong>auf</strong>weist. Diese n-Leitfähigkeit beruht <strong>auf</strong><br />
dem Einbau von z.B. Sauerstoff <strong>auf</strong> Stickstofffehlstellen [59]. Entsprechend lässt sich<br />
der Sauerstoff gezielt zur n-Dotierung einsetzen. Weitere Elemente die häufig zur n-<br />
Dotierung eingesetzt werden sind Selen <strong>und</strong> Silizium.<br />
Die p-Dotierung von GaN, beispielsweise durch Magnesium, erwies sich lange Zeit als<br />
sehr schwierig, da sich ausschließlich Kristallschichten mit zu geringer Kristallqualität<br />
für die industrielle Nutzung herstellen ließen. Durch die Verwendung von AlN-<br />
Zwischenschichten beim <strong>Wachstum</strong> gelang es erstmals der Gruppe um Akasaki [60] <strong>und</strong><br />
wenig später auch Nakamura et al. [61] mit einem etwas modifizierten Ansatz dieses<br />
Problem zu umgehen. Weitere p-Dotierungsmaterialen sind neben dem Magnesium noch<br />
Kohlenstoff <strong>und</strong> Beryllium.<br />
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