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Dissertation

Autor(en): Lien Tran
Titel: InSb semiconductors and (In,Mn)Sb diluted magnetic semiconductors – growth and properties
Gutachter: T. Masselink; H. Riechert; G. Salamo
Erscheinungsdatum: 21.06.2011
Volltext: pdf (urn:nbn:de:kobv:11-100188359)
Fachgebiet(e): Physik
Schlagwörter (ger): Konjunkturzyklus, Geldpolitik, Bayesian FAVAR, DFM, MCMC, Weltwirtschaftskrise, VAR
Schlagwörter (eng): Business Cycle, VAR, MCMC, Bayesian FAVAR, DFM, Great Depression, Monetary Policy
Einrichtung: Humboldt-Universität zu Berlin, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät I
Lizenz: Namensnennung - Keine kommerzielle Nutzung - Keine Bearbeitung (CC BY NC ND)
Zitationshinweis: Tran, Lien: InSb semiconductors and (In,Mn)Sb diluted magnetic semiconductors – growth and properties; Dissertation, Humboldt-Universität zu Berlin, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät I , publiziert am 21.06.2011, urn:nbn:de:kobv:11-100188359
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Abstract (ger):
Im Rahmen dieser Arbeit wurden InSb- und verdünnt-magnetische In_{1-x}Mn_xSb Filme mittels Gasquellen-Molekularstrahlepitaxie hergestellt und deren strukturelle und elektronische Eigenschaften untersucht. Die 2 μm InSb-Dünnschichten wurden sowohl auf GaAs(001)-Substrat als auch um 4° in Richtung [110] fehlgeschnittenem Si(001)-Substrat hergestellt. Optimierte InSb-Schichten direkt auf GaAs zeigen eine hohe kristalline Qualität, niedriges Rauschen und eine Elektronenbeweglichkeit von 41100 cm^2/Vs bei 300 K. Die Ladungsträgerkonzentration beträgt etwa 2,9e16 cm^{-3}. Um InSb-Dünnschichten guter Qualität auf Si-Substrat zu realisieren, wurden fehlgeschnittene Substrate benutzt. Zur Reduzierung der Gitterfehlanpassung wurden Pufferschichten gewachsen. Eine Elektronenmobilität von 24000 cm^2/Vs und Ladungsträgerkonzentration von 2,6e16 cm^{-3} wurden bei 300 K nachgewiesen. Diese Probe enthält ein 0,06 μm GaAs/AlSb-Supergitter als Pufferschicht (Wachstumstemperatur war 340°C). Diese Probe zeigt der höheren Dichte der Microtwins und Stapelfehler als auch den Threading-Versetzungen in der schnittstellennahen Region geschuldet. Die Deep-Level Rauschspektren zeigen die Existenz von Deep-Levels sowohl in GaAs- als auch in Si-basierten Proben. Die InSb-Filme auf Si-Substrat zeigen einen kleineren Hooge-Faktor im Vergleich zu Schichten auf GaAs (300 K). Unter Anwendung der optimierten Wachstumsbedingungen für InSb/GaAs wurden verdünnt-magnetische In_{1-x}Mn_xSb-Schichten (bis zum 1% Mangan) auf GaAs (001)-realisiert. Mn verringert die Gitterkonstante und damit den Grad der Relaxation von (In,Mn)Sb-Filmen. In den Proben befindet sich Mn in zwei magnetischen Formen, sowohl als verdünnt-magnetischer Halbleiter (In,Mn)Sb, als auch als MnSb-Cluster. Die Cluster dominieren auf der Oberfläche. Die Curie-Temperatur, Tc, unterscheidet sich für die beiden Formen. Für (In,Mn)Sb ist Tc kleiner als 50 K. Die MnSb-Cluster zeigen dagegen ein Tc über 300 K.
Abstract (eng):
This dissertation describes the growth by molecular beam epitaxy and the characterization of the semiconductor InSb and the diluted magnetic semiconductor (DMS) In_{1-x}Mn_xSb. The 2 µm-thick InSb films were grown on GaAs (001) substrate and Si (001) offcut by 4° toward (110) substrate. After optimizing the growth conditions, the best InSb films grown directly on GaAs results in a high crystal quality, low noise, and an electron mobility of 41100 cm^2/V s Vs with associated electron concentration of 2.9e16 cm^{-3} at 300 K. In order to successfully grow InSb on Si, tilted substrates and the insertion of buffer layers were used. An electron mobility of 24000 cm^2/V s measured at 300 K, with an associated carrier concentration of 2.6e16 cm^{-3} is found for the best sample that was grown at 340°C with a 0.06 μm-thick GaSb/AlSb superlattice buffer layer. The sample reveals a density of microtwins and stacking faults as well as threading dislocations in the near-interface. Deep level noise spectra indicate the existence of deep levels in both GaAs and Si-based samples. The Si-based samples exhibit the lowest Hooge factor at 300 K, lower than the GaAs-based samples. Taking the optimized growth conditions of InSb/GaAs, the DMS In_{1-x}Mn_xSb/GaAs is prepared by adding Mn (x < 1%) into the InSb during growth. Mn decreases the lattice constant as well as the degree of relaxation of (In,Mn)Sb films. Mn also distributes itself to result in two different and distinct magnetic materials: the DMS (In,Mn)Sb and clusters MnSb. The MnSb clusters dominate only on the surface. For the DMS alloy (In,Mn)Sb, the measured values of Curie temperature Tc appears to be smaller than 50 K, whereas it is greater than 300 K for the MnSb clusters.
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Generiert am 30.09.2014, 03:57:48