ISBN 9783843917995

978-3-8439-1799-5, Reihe Physik

Philipp Drechsel
Metallorganische Gasphasen-Epitaxie von Gruppe III-Nitrid-basierten LED Strukturen auf Silizium

195 Seiten, Dissertation Humboldt-Universität Berlin (2014), Softcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

Die Epitaxie von Effizienten InGaN/GaN LEDs auf Siliziumsubstrat war in den letzten Jahren Gegenstand zahlreicher wissenschaftlicher Untersuchungen, da sich hierdurch eine kostengünstige Alternative zu den bisherigen Substraten der GaN-Heteroepitaxie ergeben würde. Der Wunsch nach günstigeren LED-Bauteilen wird durch den großen Erfolg der LED in vielen Bereichen die noch vor wenigen Jahren den klassischen Leuchtmitteln vorbehalten waren immer größer. Als prominenteste Beispiele wäre hier die Hinterleuchtung von Bildschirmen, als auch die Allgemeinbeleuchtung zu nennen.

Die vorliegende Arbeit zeigt auf, dass es möglich ist, trotz der technischen Begrenzungen die mit dem Siliziumsubstrat einhergehen, durch gezielte Steuerung der metallorganischen Gasphasenepitaxie InGaN/GaN LEDs abzuscheiden die den Anforderungen an ein modernes optoelektronisches Bauelement genügen.

Berücksichtigt werden verschiedene Substratorientierungen und -dotierungen sowie deren Einfluss auf die kristallinen Eigenschaften des abgeschiedenen GaNs, als auch auf die mechanischen Parameter des Substrats.

Ein großer Aspekt der Epitaxie von InGaN/GaN Strukturen auf Silizium ist das Spannungsmanagement welches benötigt wird um ein Relaxieren der Gitterkonstanten unter Rissbildung zu verhindern. Unter besonderer Berücksichtigung der Versetzungsdichte werden verschiedene Aspekte des Spannungsmanagements, als auch der Versetzungsreduktion diskutiert unter den besonderen Gegebenheiten eines GaN-Unterbaus für Hochleistungs-LEDs. Dabei konnte eine besonders effiziente Zwischenschicht identifiziert werden, mit der sowohl eine kontrollierte Verspannungsjustage, als auch effiziente Versetzungsreduktion erreicht werden kann.

Es wird gezeigt, dass durch einen optimierten Unterbau LED-Strukturen auf Silizium erzeugt werden können, die absolut vergleichbare Eigenschaften aufweisen, wie Strukturen die auf Saphir abgeschieden wurden.