Linear optical properties of III-nitride semiconductors between 3 and 30eV

Cobet, Christoph

Linear optical properties of III-nitride semiconductors between 3 and 30eV

dc.contributor.advisor	Esser, Norbert	en
dc.contributor.author	Cobet, Christoph	en
dc.contributor.grantor	Technische Universität Berlin, Fakultät II - Mathematik und Naturwissenschaften	en
dc.date.accepted	2005-10-25
dc.date.accessioned	2015-11-20T16:41:08Z
dc.date.available	2005-12-21T12:00:00Z
dc.date.issued	2005-12-21
dc.date.submitted	2005-12-21
dc.description.abstract	Es werden die linear optischen Eigenschaften von Gruppe-III-Nitrid Halbleitern zwischen 3 und 30eV gemessen sowie die strukturellen und elektronischen Hintergründe diskutiert. Untersucht werden dazu Galliumnitrid (GaN), Indiumnitrid (InN) und Aluminiumnitrid (AlN) sowohl in der stabilen hexagonalen Wurtzit-Kristallstruktur als auch in der metastabilen kubischen Zinkblende-Kristallstruktur. Diesen Materialien gilt seit einigen Jahren ein enormes wissenschaftliches und industrielles Interesse, dass durch ihre vielfältigen Einsatzmöglichkeiten in optoelektronischen Halbleiterbauelementen induziert ist. Dennoch sind viele grundlegende physikalische und elektronische Eigenschaften noch immer unbekannt. Der Schwerpunkt der Arbeit liegt auf der Bestimmung der dielektrischen Funktion bzw. des dielektrischen Tensors oberhalb der fundamentalen Bandkante. In diesem Spektral-bereich sind die wesentlichen materialspezifischen Absorptionsstrukturen zu finden. Durch den Vergleich der Messergebnisse werden diese Absorptionsstrukturen schließlich spezifischen Interbandübergängen an Hochsymmetriepunkten in der Brillouinzone bzw. zu Anregungen von d-Elektronen aus abgeschlossenen Elektronenniveaus zugeordnet. Für diese Zuordnung, ist es von entscheidender Bedeutung, dass erstmals beide unabhängigen dielektrischen Tensorkomponenten der Wurtzit-Kristallstrukturen gemessen wurden. In einer Symmetriebetrachtung lassen sich damit Wurtzit-Absorptionsstrukturen bestimmten Zinkblende-Interbandübergängen zuordnen. Die dabei gefundenen Gemeinsamkeiten führen in diesem Zusammenhang zum Vorschlag einer geänderten Bezeichnung der spezifischen Wurtzit-Absorptionsstrukturen. Die Bestimmung der dielektrischen Funktion im Spektralbereich bis 30eV erfolgt mit einem speziellen und zugleich auch einzigartigen Ellipsometeraufbau an der Synchrotronstrahlungsquelle BESSY II (Berliner Elektronenspeicherring für Synchrotronstrahlung). Diese Apparatur wurde bereits an der Vorgänger-Synchrotronstrahlungsquelle BESSY I betrieben und musste aber für die Messungen in dieser Arbeit modifiziert und neu charakterisiert werden. Die Bestimmung der unabhängigen dielektrischen Tensorkomponenten in der anisotropen Wurtzit-Kristallstruktur erforderte weiterhin die Ableitung spezieller mathematisch/physikalischer Zusammenhänge aus einem bekannten Modell zur Ausbreitung von elektromagnetischen Wellen in anisotropen Medien. Dies führt zu einem geschlossenen Gleichungssystem, das auch für Untersuchung von anderen uniaxial anisotropen Medien mit einer definierten Oberflächenrauhigkeit genutzt werden kann.	de
dc.description.abstract	This work presents the determination of the optical properties of group-III nitride semiconductors between 3 and 30eV. These are, in particular, GaN, InN and AlN in the stable wurtzite and zincblende crystal structure. Our investigation focuses on the dielectric function in the spectral region above the fundamental band gap, where the most significant structures of the dielectric function are located. In a comprehensive discussion we assign most of these absorption structures to specific interband transitions at high symmetry points in the Brillouin zone and to transitions from semi-core d states to the conduction band, respectively. For this purpose it was essential to measure both wurtzite dielectric tensor components, as well as the zincblende dielectric function. By symmetry arguments specific transitions in the zincblende crystal structure can thus be assigned to transitions in the wurtzite crystal structure. Based on these findings we suggest a new nomenclature for absorption structures in wurtzite group-III nitrides. For the determination of the dielectric function in the broad spectral range up to 30eV, we use a unique ellipsometer setup at the synchrotron light source BESSY II (Berliner Elektronenspeicherring für Synchrotronstrahlung). This was optimised according to the new requirements. For the determination of both dielectric tensor components of wurtzite crystals we use an optical model for anisotropic layers. In this connection we also present a particular solution for biaxial samples with an unintentional surface roughness.	en
dc.identifier.uri	urn:nbn:de:kobv:83-opus-11761
dc.identifier.uri	https://depositonce.tu-berlin.de/handle/11303/1563
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-1266
dc.language	English	en
dc.language.iso	en	en
dc.rights.uri	http://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/	en
dc.subject.ddc	530 Physik	en
dc.subject.other	AlN	de
dc.subject.other	Ellipsometrie	de
dc.subject.other	GaN	de
dc.subject.other	InN	de
dc.subject.other	Optische Eigenschaften	de
dc.subject.other	AlN	en
dc.subject.other	Ellipsometry	en
dc.subject.other	GaN	en
dc.subject.other	InN	en
dc.subject.other	Optical properties	en
dc.title	Linear optical properties of III-nitride semiconductors between 3 and 30eV	en
dc.title.translated	Lineare optische Eigenschaften von Gruppe-III-Nitrid Halbleitern zwischen 3 und 30eV	de
dc.type	Doctoral Thesis	en
dc.type.version	publishedVersion	en
tub.accessrights.dnb	free	*
tub.affiliation	Fak. 2 Mathematik und Naturwissenschaften::Inst. Festkörperphysik	de
tub.affiliation.faculty	Fak. 2 Mathematik und Naturwissenschaften	de
tub.affiliation.institute	Inst. Festkörperphysik	de
tub.identifier.opus3	1176
tub.identifier.opus4	1173
tub.publisher.universityorinstitution	Technische Universität Berlin	en

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