Synthese und Charakterisierung der Halbleiterlegierungen ZnOS und ZnOSe

Abstract

Die Halbleiterlegierungen ZnO_{1-x}S_{x} und ZnO_{1-x}Se_{x} wurden mit einem RF-Sputterverfahren als dünne Schichten auf Saphir- und Glassubstrate abgeschieden. Sowohl auf Glas als auch auf Saphir wachsen die Schichten c-Achsen-orientiert in der Wurzitstruktur. ZnOSe zeigt eine Mischungslücke für x im Bereich von ca. 0,1 bis 0,9. Die Auswirkungen des Sauerstoff-Schwefel-Verhältnisses der Schichten auf ihre strukturellen und optischen Eigenschaften wurde untersucht. Gemäß Vegards Gesetz interpolieren die c-Achsenabstände der Schichten linear mit x. Für die aus optischen Transmissionsmessungen abgeschätzten Bandlückenenergien ergibt sich dagegen eine parabolische Abhängigkeit von x die sich mit der Funktion E(x)=xE(ZnS)+(1-x)E(ZnO)-b(1-x)x beschreiben läßt. Die Bowingkonstante b nimmt einen Wert von 3,0 eV für ZnOS und 6,7 eV für ZnOSe an. Schichten mit Bandlückenenergien von 2,6 bis 3,2 eV für ZnOS bzw. 2,3 bis 3,6 eV für ZnOSe wurden untersucht. Bezühlich der A1(LO)-Raman-Moden zeigen beide Legierungen ein Zwei-Moden-Verhalten. Hall-Effekt-Messungen wurden an aluminium- und wasserstoffdotierten ZnOS-Schichten mit weniger als 10% Schwefelanteil vorgenommen. Es wurden Ladungsträgerdichten von 10^19 cm^-3 bei einem spezifischen Widerstand von 10^-2 Ohmcm erreicht.