Galliumnitrid (GaN) wird in den nächsten Jahren im Bereich optoelektronischer Anwendungen das dominierende Materialsystem für Bauteile wie Leuchtdioden und Halbleiterlaserdioden im kurzwelligen Bereich (blau bis ultraviolett) sein. Im Rahmen dieser Arbeit untersuche ich das Phänomen der persistenten Photoleitfähigkeit (PPC) in GaN. Dieser Effekt zeigt sich in GaN bei der Beleuchtung mit Licht unterhalb der Bandlückenenergie. Die elektrische Leitfähigkeit steigt unter Beleuchtung an und bleibt nach Beendigung der Lichtanregung für extrem lange Zeiten bestehen. Die optische Anregbarkeit mit Subbandgap-Licht und die langen Zeiten sind ein Hinweis auf tiefe metastabile Defekte in der Bandlücke von GaN. Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, den verantwortlichen Defekt zu identifizieren. Ich werde insbesondere Sauerstoff als vermutlich für die PPC relevante Verunreinigung diskutieren. Über die energetische Charakterisierung werde ich den physikalischen Mechanismus der Metastabilität erklären, der in mikroskopischen Potentialfluktationen begründet liegt. Die räumliche Lokalisierung des Defektes zeigt, daß der substratnahen GaN-Schicht eine besondere Bedeutung zukommt in der Erklärung der PPC über Potentialfluktuationen. Es handelt sich bei dieser Schicht um einen defektreichen und mechanisch verspannten Bereich in der Probe, hauptsächlich hervorgerufen durch Wachstumsfehler. In einem Probenvergleich werde ich Wege aufzeigen, wie die PPC reduziert oder vielleicht sogar verhindert werden kann. <dt.>
Galliumnitrid (GaN) will be the dominating material system for optoelectronic device in the short wavelength range (blue to ultraviolet), e.g. light emitting diodes and laser diodes. In this work I will investigate the persistent photoconductivity (PPC) in GaN. This effect is visible in GaN under illumination with subbandgap-light. The electrical conductivity increases under illumination and remains after the end of the light excitation for extreme long times. The optical excitation with subbandgap-light and the long time constants are in all probability related to deep metastable defects in the bandgap of GaN. In the present work I will try to identify the responsible defect. Especially oxygen will be discussed as the relevant impurity. The mechanism of the metastability is due to microscopic potential fluctuations. The spatial localization of the defect shows a great importance of the interfacial layer in the explanation of the PPC in terms of potential fluctuations. This layer is a defect rich and strained region in the samples, mainly due to imperfect crystalline growth. In a comparison of the samples I will show how to reduce or even prevent the PPC. <engl.>
von M. Burgelman ; D. Cahen ; Frank Engelhardt ; J. F. Guillemoles ; R. Herberholz ; Małgorzata Igalson ; R. Klenk ; M. Lampert ; Thorsten Meyer ; V. Nadenau ; A. Niemegeers ; Jürgen Parisi ; Uwe Rau ; H. W. Schock ; Michael Schmitt ; Oliver Seifert ; T. Walter ; S. Zott
