MOVPE Nitride

Für die Nitrid-basierte Epitaxie stehen am FBH vier MOVPE Reaktoren zur Verfügung. Eine MOVPE-Anlage vom Typ AIX200/4-RF-S mit einer Kapazität von 1×2" wird für die Abscheidung von Epitaxiestrukturen für Laserdioden genutzt. Der Reaktor ist mit einem hochauflösenden Krümmungssensor (EpiCurveTT-HR) der Firma LayTec ausgestattet. Des Weiteren stehen zwei Mehrscheiben-Anlagen vom Typ AIX2600G3-HT mit einer Kapaziät von 11×2" bzw. 8×3"/4", beide ebenfalls mit in-situ Sensorik, zur Verfügung. Diese Edelstahlreaktoren lassen Wachstumstemperaturen von bis zu 1600°C zu. Dies ermöglicht die Herstellung von AlN-Schichten hoher Qualität, die z.B. als Templates für optoelektronische Strukturen für den fernen UV-Emissionsbereich einsetzbar sind. Ein Close Coupled Showerhead Reaktor (6x2") wird für die Herstellung von UV-LEDs eingesetzt.

  • MOVPE-Planetenreaktor
    [+] MOVPE-Planetenreaktor für acht 3" Wafer
  • MOVPE-Produktionsreaktor
    [+] MOVPE-Produktionsreaktor für 8x4"

In der Mikroelektronik werden Epitaxieschichten für AlGaN/GaN Heterostruktur-Feldeffekt-Transistoren (HFET) entwickelt und bereit gestellt. Als Substrate werden 100 mm semi-isolierende SiC-Wafer eingesetzt, die sich insbesondere durch eine hohe thermische Leitfähigkeit gegenüber dem preiswerteren Saphir auszeichnen. Die HFET-Schichtstruktur besteht im Wesentlichen aus einer hochohmigen GaN-Pufferschicht, einem GaN-Kanal und einer AlxGa1-xN-Barrierenschicht mit Al-Gehalten im Bereich x=0.15 bis x=0.35. Aufgrund der spontanen und piezoelektrischen Polarisation im Materialsystem AlGaN-GaN erfolgt eine Ladungsträgeranreicherung an der Heterogrenzfläche, die zur Ausbildung eines 2-dimensionalen Elektronengases führt. Typische Ladungsträger-Beweglichkeiten für eine Schichtkonzentration von 1×1013 cm-2 liegen bei 1600 cm2/Vs. Erhöhte Beweglichkeiten von mehr als 2000 cm2/Vs werden durch Einfügung einer zusätzlichen dünnen AlN-Barriere erzielt. Im Bereich der Optoelektronik entwickelt das FBH Schichtstrukturen für Laser im blau/violetten Emissionsbereich (390 nm - 450 nm) sowie für Leuchtdioden im UV-Bereich (< 390 nm). Die Laser basieren auf 2 - 7 nm dicken InGaN-Quantentrögen als lichtemittierende Schichten, eingebettet in GaN- und AlxGa1-xN-Schichten zur Wellenleitung, abgeschieden auf GaN-Substraten. Die LED-Strukturen werden auf Saphir gewachsen und bestehen aus lichtemittierenden InyAlxGa1-x-yN-Schichten eingebettet in AlxGa1-xN.

Die Polarisation von GaN, die für mikroelektronische Bauelemente sehr nützlich ist, verringert die Effizienz von LEDs und Lasern. Da Polarisationsfelder nur entlang der c-Achse von GaN auftreten, können die Felder vermieden werden, indem GaN-Schichten mit einer anderen Kristallorientierung gewachsen werden. Gemeinsam mit der TU Berlin werden am FBH daher zusätzlich Grundlagenuntersuchungen zum Wachstum von GaN in verschiedenen nichtpolaren oder semipolaren Orientierungen durchgeführt.