Elektronen-Kern-Doppelresonanz an den Donatoren 6H-SiC:N und den Akzeptoren 4H-SiC:B sowie einem Phosphor-Leerstellen-Komplex in 6H-SiC:
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Autor: Feege, Manfred
Jahr: 1995
Inhalt s Verzeichnis
1 Einleitung 1
2 Beschreibung der experimentellen Untersuchungsniethoden 4
2.1 Der Spin-Hamilton-Formalismus 4
2.1.1 Theoretische Grundlagen 5
2.1.2 Die Lösung des Energie-Eigenwertproblems 8
2.1.3 Elektronenparamagnetische-Resonanz 9
2.1.4 Elektronen-Kern-Doppel-Resonanz 10
2.2 Bearbeitung und Analyse der Spektren 12
2.3 Aufbau eines X-Band-EPR/ENDOR-Spektrometers 13
3 Einige Eigenschaften von 4H- und 6H-SiC 16
3.1 Allgemeine Eigenschaften von SiC 16
3.2 Stapelfolgen der Polytypen 4H- und 6H-SiC 17
3.3 Wechsel zwischen hexagonaler und kubischer Basis 19
3.4 Substitutionelle und interstitielle Plätze 20
3.5 Spezielle elektrische Eigenschaften und Bandstruktur 21
3.6 Einige bisher gefundene Defekte in SiC 22
3.7 Weitere Hilfsmittel zur Analyse von Meßergebnissen 23
3.8 Liste der untersuchten Proben 24
4 Die Stickstoff-Donatoren in 6H-SiC 26
4.1 Stickstoffdonatoren in 6H-SiC 26
4.1.1 EPR — Experimentelle Ergebnisse an 6H-SiC:N 27
I
n
4.1.2 ENDOR — Experimentelle Ergebnisse an 6H-SiC:N 32
4.2 Diskussion der HF- und SHF-Ergebnisse 40
4.2.1 Qualitative Begründung der EMT-Näherung 43
4.2.2 Grundlagen der EMT für Donatorzustände 44
4.2.3 EMT für indirekte Halbleiter mit mehreren Leitungsbandminima. . 46
4.2.4 Qualitative EMT-Abschätzungen 48
4.3 Berechnung der isotropen Liganden-Wechselwirkungen mit EMT .... 50
4.3.1 Planarer und axialer Anteil des Kohn-Luttinger—Interferenzfaktors . 52
Planarer Anteil - Berechnung und Resultat 53
Zusammenfassung von axialem und planarem Anteil 54
4.3.2 Erfolge der Effektive-Massen-Theorie bei flachen Donatoren in Si . 64
4.4 Der hexagonale Gitterplatz — valley-orbit-splitting 66
5 Phosphor-Donatoren in 6H-SiC 68
5.1 Die Präparation einer Probe mit Phosphor 68
5.2 EPR — Ergebnisse an 6H-SiC:P 71
5.2.1 Temperaturabhängigkeit des neuen Phosphordefekts 72
5.2.2 EPR-Winkelabhängigkeit des TT-Phosphordefekts 73
5.3 ENDOR-Resultate des TT-Phosphordefekts 77
5.4 Diskussion und Interpretation der Ergebnisse 78
5.4.1 Der TT-Phosphordefekt 78
5.4.2 Der Veinger -Phosphor: (N-V)-(P-V)-Vergleich 81
6 Die Bor-Akzeptoren in 4H- und 6H-SiC 84
6.1 Bisherige Erkenntnisse an 4H- und 6H-SiC:B 84
6.2 EPR-Ergebnisse an 4H- und 6H-SiC:B 85
6.3 ENDOR-Ergebnisse: Interpretation für 6H-SiC:B 88
6.4 Analyse der 4H-SiC:B ENDOR-Ergebnisse 92
6.4.1 4H-SiC:B ENDOR-Spektrum — Quadrupolaufspaltung 94
6.4.2 Tensorrichtungen der Hyperfeinwechselwirkungen von 4H-SiC:B 97
6.4.3 Hyperfeinwechselwirkungskonstanten von 4H-SiC:B 98
Festlegung der Vorzeichen der Hyperfeinwechselwirkungen 101
6.4.4 Interpretation der Hyperfeinwechselwirkungen von 4H-SiC:B .... 104
INHALTSVERZEICHNISINHALTSVERZEICHNIS III
7 Zusammenfassung 106
A Kohn—Luttinger—Interferenz: Abstände und Schalen 109
Literaturverzeichnis 114
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