VERBINDUNGSHALBLEITER

VERBINDUNGSHALBLEITER VON EINEM AUTORENKOLLEKTIV UNTER LEITUNG VON PROF. DR. SC. NAT. KONRAD UNGER SEKTION PHYSIK DER KARL-MARX-UNIVERSITÄT LEIPZIG DR. RER. NAT. HABiL. HELMUT GÜNTHER SCHNEIDER VEB GALVANOTECHNIK LEIPZIG MIT 199 ABBILDUNGEN UND 69 TABELLEN LEIPZIG 1986 AKADEMISCHE VERLAGSGESELLSCHAFT GEEST & PORTIG K.-G.

Inhalt К. Unger und H. G. Schneider, und VEB Galvanotechnik Leipzig 1. Einleitung 11 1.1. Vergleichende Betrachtung der Vorteile und Grenzen des Halbleiterwerkstoffes Silieium 13 1.2. Einige Eigenschaften und Anwendungsmöglichkeiten von Verbindungshalbleitern 17 1.3. Gesichtspunkte für die Auswahl der behandelten Verbindungsklassen 18 Literatur zu Kapitel 1 19 K. Jacobs, K. Kreher, H. Neumann und К Unger Humboldt-Universität Berlin, Sektion Physik, und 2. III-V-Halbleiter 20 2.1. Darstellung 21 2.1.1. Thermodynamische Eigenschaften der elementaren Konstituenten.. 22 2.1.2. Thermodynamische Eigenschaften und Phasengleichgewichte von III-V-Systemen 22 2.1.3. Kristallographische Charakterisierung 32 2.1.4. Volumenkristalle 35 2.1.5. Epitaxieschichten 41 2.1.6. Implantierte Schichten 48 2.2. Physikalische Eigenschaften 49 2.2.1. Dynamische Eigenschaften des Gitters 49 2.2.2. Elektronenstruktur 58 2.2.3. Optische Eigenschaften 74 2.2.4. Transporteigenschaften 91 2.3. Anwendungen und Ausblick 98 2.3.1. Galvanomagnetische Bauelemente 98 2.3.2. Lumineszenzdioden 99 2.3.3. Laserdioden 104 2.3.4. Detektoren, Solarzellen 107 2.3.5. Gunn-Effekt-Elektronik 108 2.3.6. Sperrschichtbauelemente aus homogenem Grundmaterial 109 2.3.7. Anwendungen der Feinstrukturierung von Mischkristall-Schichtsystemen 110 2.3.8. nipi-schichtsysteme 118 2.3.9. Einige weitere Anwendungen 119 2.3.10. Ausblick 119 Literatur zu Kapitel 2 120 O. Goede und D. Hennig Humboldt-Universität Berlin, Sektion Physik 3. II-VI-Halbleiter 128 3.1. Darstellung 129 3.1.1. Thermodynamische Eigenschaften 129

8 Inhalt 3.1.2. Herstellungsmethoden 133 3.1.3. Kristallographisclie Eigenschaften 139 3.1.4. Dotierung 141 3.2. Eigenschaften 144 3.2.1. Mechanische, thermische und piezoelektrische Eigenschaften 144 3.2.2. Phononische Eigenschaften der reinen Kristalle 145 3.2.3. Elektronische Eigenschaften der reinen Kristalle 150 3.2.4. Elektron-Phonon-Wechselwirkung: Beweglichkeit 154 3.2.5. Elektrische Eigenschaften: Leitfähigkeit 157 3.2.6. Optische Eigenschaften 161 3.2.7. Mischkristalle 172 3.3. Anwendungen und Ausblick 177 3.3.1. Strahlungsempfänger 177 3.3.2. Lichtemittierende Anordnungen 185 3.3.3. Weitere Anwendungen 189 Literatur zu Kapitel 3 190 K. Jacobs und K. Kreher Humboldt-Universität Berlin, Sektion Physik, und 4. Siliciumcarbid 193 4.1. Darstellung 193 4.2. Eigenschaften 194 4.2.1. Kristallstruktur und Gittereigenschaften 194 4.2.2. Elektronenstruktur, optische und elektrische Eigenschaften 198 4.3. Anwendungen und Ausblick 199 Literatur zu Kapitel 4 199 W. Zdanowicz und J. Cisowski Institut für Festkörperphysik der Polnischen Akademie der Wissenschaften, Zabrze 5. II-V-Halbleiter 201 5.1. Darstellung 201 5.1.1. Züchtungsverfahren 201 5.1.2. Thermodynamische und thermische Eigenschaften 205 5.2. Eigenschaften 206 5.2.1. Kristallstruktur der II V-Verbindungen 206 5.2.2. Akustische und mechanische Eigenschaften 211 5.2.3. Bandstruktur und einige optische Eigenschaften 213 5.2.4. Elektronentransporteigenschaften 224 5.3. Anwendungen und Ausblick 236 5.3.1. Schottky-Solar-Zellen aus Zn 3 P 2 237 5.3.2. Stimulierte Emission von Cd 3 Po 238 5.3.3. Dünne Schichten aus Cd 3 As 2 238 Literatur zu Kapitel 5 240 K- H. Herrmann Humboldt-Universität Berlin, Sektion Physik 6. IV-VI-Halbleiter '. 247 6.1. Darstellung 248

Inhalt 9 6.1.1. Substanzübersicht 248 6.1.2. Thermodynamische Eigenschaften 248 6.1.3. Züchtung aus der Schmelze, aus der Lösung und aus der Dampfphase. 251 6.1.4. Epitaxieverfahren 253 6.1.5. Gitterstruktur 255 6.1.6. Eigen- und Fremddotierung 257 6.1.7. Materialbearbeitung, Kontaktierung und Herstellung von pn-übergängen 258 6.2. Eigenschaften 260 6.2.1. Mechanische und elastische Eigenschaften 260 6.2.2. Gitterdynamik und strukturelle Phasenübergänge 260 6.2.3. Energiebandstruktur und optische Eigenschaften 264 6.2.4. Störstellen 270 6.2.5. Transporteigenschaften 273 6.2.6. Rekombination von Nichtgleichgewichtsträgern und Photoeffekte.. 278 6.2.7. Magnetische Eigenschaften 286 6.3. Anwendungen und Ausblick 286 6.3.1. Infrarot-Strahlungsempfänger 286 6.3.2. Injektionslaser '. 292 Literatur zu Kapitel 6 299 K. Stecker, M. Stordeur und H.-T. Langhammer Martin-Luther-Universität Halle, Sektion Physik 7. V-VI-Halbleiter 304 7.1. Darstellung 305 7.1.1. Darstellung von homogenen Einkristallen 305 7.1.2. Darstellung glasartiger Strukturen 308 7.2. Eigenschaften 309 7.2.1. Kristallstruktur und chemische Bindung 309 7.2.2. Gitterdynamische Eigenschaften 312 7.2.3. Elektronische Bandstruktur 316 7.2.4. Elektronische Transporteigenschaften 319 7.2.5. Optische Eigenschaften 325 7.2.6. Thermische Eigenschaften 328 7.2.7. Eigenschaften von Chalkogenidgläsern 330 7.3. Anwendungen und Ausblick 332 Literatur zu Kapitel 7 335 H. Boudriot, E. Buhrig, H. Oettel und H. G. Schneider Bergakademie Freiberg, Sektionen Physik und Werkstoffwissenschaften, und VEB Galvanotechnik Leipzig 8. II-IV-V 2 -Halbleiter 339 8.1. Darstellung 341 8.1.1. Thermodynamische Grundlagen 341 8.1.2. Verfahren 346 8.2. Eigenschaften 353 8.2.1. Kristallstruktur 353 8.2.2. Mechanische Eigenschaften 363 -.

10 Inhalt 8.2.3. Gitterschwingungen 363 8.2.4. Bandstruktur 365 8.2.5. Elektrische Eigenschaften 367 8.2.6. Optische Eigenschaften 371 8.3. Anwendungen und Ausblick 382 8.3.1. Lumineszenzdioden (LED) 382 8.3.2. Fotodioden 383 8.3.3. Fotowiderstände 383 8.3.4. NLO-Anwendungen 386 8.3.5. Gunn-Elemente 387 8.3.6. Schwellwert- und Gedächtnisschalter 388 8.3.7. Ausblick 388 Literatur zu Kapitel 8 389 H. Neumann 9. I-III-VI 2 -Halbleiter 392 9.1. Darstellung 392 9.1.1. Einkristallzüchtung 392 9.1.2. Dünne Schichten 393 9.2. Eigenschaften 395 9.2.1. Gitterschwingungen 395 9.2.2. Elektronische Struktur 398 9.2.3. Elektrische Eigenschaften 404 9.3. Anwendungen und Ausblick 410 9.3.1. Nichtlineare Optik 410 9.3.2. Solarzellen 411 9.3.3. Ausblick 413 Literatur zu Kapitel 9 413 K. Kreher 10. Halbleiter mit Defektstruktur 419 10.1. IIIr-VLj-Halbleiter 421 10.1.1. Gitterstrukturen 421 10.1.2. Phvsikalische Eigenschaften 423 10.2. li-iii 2 -VL i -Halbleiter 427 10.2.1. Gitterslrukturen 427 10.2.2. Physikalische Eigenschaften 429 Literatur zu Kapitel 10 432 Sachregister 435