Dipl.-Phys. Stefan Peter Grabowski :

Schwingungs- und elektronenspektroskopische Untersuchungen an reinen und wasserstoffbedeckten III-Nitridoberflächen

Dissertation angenommen durch: Gerhard-Mercator-Universität Duisburg, Fakultät für Naturwissenschaften, Institut für Physik, 2002-06-04

BetreuerIn: Prof. Dr. Winfried Mönch , Gerhard-Mercator-Universität Duisburg, Fakultät für Naturwissenschaften, Institut für Physik

GutachterIn: Prof. Dr. Winfried Mönch , Gerhard-Mercator-Universität Duisburg, Fakultät für Naturwissenschaften, Institut für Physik
GutachterIn: Prof. Dr. Ralf Courths , Gerhard-Mercator-Universität Duisburg, Fakultät für Naturwissenschaften, Institut für Physik

Schlüsselwörter in Deutsch: Elektronenenergieverlust-Spektroskopie (EELS), GaN, AlGaN, Phononen, Schwingungen adsorbierter Moleküle, Auger-Elektronenspektroskopie
Schlüsselwörter in Englisch: Electron energy loss spectroscopy (EELS), Gallium nitride (GaN), AlGaN, Phonons, Vibrations of adsorbed molecules, Auger electron spectroscopy

 
   
 Klassifikation     
    Sachgruppe der DNB: 29 Physik, Astronomie
Physics and Astronomy Classification Scheme (PACS): 68.35.Ja Surface and interface dynamics and vibrations, 82.65My Chemisorption, 79.20.-m Impact phenomena (including electron spectra and sputtering)
 
   
 Abstrakt     
   

Abstrakt in Deutsch

In dieser Arbeit wurden sowohl reine GaN{0001}- als auch AlGaN(0001)-Oberflächen mit der hochauflösenden Elektronenenergieverlust-Spektroskopie HREELS sowie elektronenspektroskopischen Methoden charakterisiert. Weiterhin wurde die Wechselwirkung von Wasserstoff mit GaN{0001}-Oberflächen beider Polarität untersucht. An reinen GaN-Oberflächen wurden die phononischen und elektronischen Eigenschaften sowie die Probenreinigung und thermische Zersetzung untersucht Mittels HREELS wurde die Energie der Fuchs-Kliewer (FK)-Phononen zu 86,8 meV bestimmt. An Ga-polaren Oberflächen wurde ein Bandlückenzustand bei 2.7 eV gefunden. Wasserstoff bindet an den hier untersuchten Oberflächen sowohl an N- als auch an Ga-Atome der Oberfläche. Dies konnte durch ein Isotopenexperiment mit Deuterium eindeutig geklärt und damit Unklarheiten in der Literatur beseitigt werden. Photoemissionsmessungen bestätigen dieses Ergebnis. Die Eigenschaften der AlGaN-Oberflächen wurden als Funktion der Komposition untersucht. Eine negative Elektronenaffinität wurde dabei für keine Komposition gefunden. Die FK-Phononen von AlGaN zeigen ein Ein-Moden-Verhalten.

Abstrakt in Englisch

In this thesis clean GaN{0001} as well as AlGaN(0001) surfaces were characterized by high-resolution electron energy-loss spectroscopy (HREELS) and electron spectroscopic means. Moreover, the interaction of hydrogen with GaN{0001} surfaces of both polarities was investigated. At clean GaN surfaces, the vibrational and electronic properties were determined, surface cleaning procedures and thermal decomposition were examined. By means of HREELS the energy of the Fuchs-Kliewer (FK)-phonon was determined as 86.8 meV. At Ga-polar surfaces a gap state at 2.7 eV was found. Atomic hydrogen was found to bind to both N and Ga. Deuteration of the surface delivered clear evidence for this behaviour and, thus, resolved a discrepancy published in the literature. Photoemission measurements confirmed this finding. The properties of AlGaN surfaces were investigated as a function of their composition. Over the whole composition range no evidence for a negative electron affinity was found. The FK phonons of AlGaN show a one-mode behaviour.