Molekularstrahlepitaxie von Zn1-XMnXSe-basierten semimagnetischen Halbleiter-Heterostrukturen sowie Untersuchungen zu ihren strukturellen, elektrischen und optischen Eigenschaften

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Beschreibung

Die Herstellung von Zn1−xMnxSe-basierten semimagnetischen II-VI-Halbleiterheterostrukturen mit der Methode der Molekularstrahlepitaxie und Untersuchungen zu ihren strukturellen, elektrischen und optischen Eigenschaften sind das Thema dieser Arbeit. Ein erstes Ziel der Arbeit war die kontrollierte Herstellung von Zn1−xMnxSe-Volumenschichten und ihre Charakterisierung. Als günstig für die Wachstumsqualität erwies es sich, dazu ein Überangebot an Selen zu verwenden. Beim Experimentieren mit RHEED-Oszillationen zur Bestimmung der Wachstumsrate von Zn1−xMnxSe fiel auf, daß auch dünne MnSe-Filme bei kleinem Mn-Fluß und daher hohem Se- Überangebot sehr ausgeprägte RHEED-Oszillationen zeigten. Da auf diese Weise die MnSe-Filmdicke sehr genau bestimmt werden konnte, und die Schichtsysteme aus ZnSe und MnSe von zweidimensionalem Wachstum hoher Qualität gekennzeichnet waren, lohnte sich die Untersuchung von ZnSe/MnSe- Übergittern. Zunächst wurden sie aufgrund der exakten Kontrolle des Anzahlverhältnisses von ZnSe- und MnSe- Monolagen zur Überprüfung der Kompositionsbestimmungen mittels EDX, PIXE und Rutherford Backscattering von Zn1−xMnxSe-Proben verwendet, denn bei Meßmethoden, die über eine Vielzahl von Gitterkonstanten in der Probe mitteln, wird nicht zwischen einem Übergitter und einem Legierungshalbleiter mit den gleichen Anteilen der Komponenten unterschieden. Eine weitere Methode zur Kompositionsbestimmung ist die Röntgendiffraktometrie unter der Voraussetzung, daß man die Kompositionsabhängigkeit der Gitterkonstante und der elastischen Konstanten kennt. Um diesen Zusammenhang möglichst genau zu bestimmen, wurden im Rahmen dieser Arbeit Zn1−xMnxSe-Proben in einem weiten Kompositionsbereich hergestellt und kristallographisch untersucht. Es stellte sich heraus, dass auch für sehr hohe Mangangehalte noch ein epitaktisches Wachstum in der Zinkblendestruktur möglich ist, ebenso für MnSe, obwohl in beiden Fällen die Wurtzitstruktur die thermodynamisch stabilere Form ist. Die Defektdichte nimmt mit dem Mangangehalt stark zu, während sie für x < 0.05, dem für Spinaligner interessanten Bereich, sehr klein bleibt.