Die elektronische Struktur der As-bedeckten GaAs(111)-Oberfläche (PDF)

Inhaltsangabe:Problemstellung:
In den letzten Jahren wurden die polaren Oberflächen von III-V-Halbleitern in zunehmendem Masse mit Molekularstrahlepitaxie (MBE=molecular beam epitaxy) hergestellt. Die so erhaltenen, sauberen, Oberflächen müssen beim Transport durch die Atmosphäre vor Verunreinigungen und Oxidation geschützt werden. Dazu wurde von Kowalczyk et al. [1] die Technik entwickelt, die Proben vor dem Ausbau aus der MBE-Kammer mit einem dicken Film elementaren As zu passivieren. Für die weitere Anwendung oder Untersuchung der Probe kann die As-Schutzschicht dann durch Heizen der Probe entfernt werden. Während des Abheizprozesses können sich verschiedene Phasen der Oberfläche ausbilden, die sich in ihrer Struktur, ihrer chemischen Zusammensetzung und ihren elektronischen Eigenschaften unterscheiden. Will man an der Probe dann oberflächensensitive Experimente, beispielsweise Photoelektronenholographie [2], durchführen oder die technologisch bedeutsame Ausbildung von Schottky-Barrieren nach Metall-Deposition (3, 4] untersuchen, so ist aus den genannten Gründen eine genaue Kenntnis des Abheizprozesses wünschenswert. Die Untersuchung des Abheizprozesses und der dabei erhaltenen Oberflächen hat sich in der Vergangenheit in erster Linie auf die GaAs(100)-Oberfläche und ihre unterschiedlichen Rekonstruktionen beschränkt [31-(8). In dieser Arbeit wird das Abheizen einer As-Schutzschicht von einer GaAs(111)-Oberfläche untersucht. Die Charakterisierung der durch das Abheizen erhaltenen Oberflächen erfolgt dabei mittels winkelaufgelöster Photoemission. Auch wird versucht, die Möglichkeiten der winkelaufgelösten Photoemission in Verbindung mit Synchrotronstrahlung zur Bestimmung der Valenzbandstruktur zu nutzen. Im ersten Kapitel dieser Arbeit werden daher zunächst die Grundlagen der Photoemission sowie die Analyse der durch die Experimente erhaltenen Daten erläutert. Anschliessend werden einige für das Verständnis der Arbeit wichtige Eigenschaften der GaAs(111)-Oberfläche behandelt. Im dritten Kapitel werden dann die experimentellen Aspekte und die Methode der durchgeführten Messungen dargestellt. Im darauffolgenden Kapitel wird versucht, die Volumen- und Oberflächenbandstruktur von GaAs(111) aus den Spektren in senkrechter und nicht-senkrechter Emission zu bestimmen. Die eigentliche Abheizstudie ist dann Gegenstand des fünften Kapitels, in dem die Charakterisierung der nach jeder Heizstufe erhaltenen Oberfläche, der Einfluss der As-Bedeckung auf die [...]