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Untersuchung ternärer Systeme

An den obengenannten ternären Systemen wurde für verschiedene Konzentrationen x die druckabhängige Verschiebung der Bandlückenenergie durch Absorptionsmessungen bestimmt und daraus das relative Deformationspotential a ermittelt. Für ZnSxSe1-x und ZnSexTe1-x standen Proben im gesamten Konzentrationsbereich x zur Verfügung. Im Falle von ZnSxSe1-x zeigte sich eine nichtlineare Beziehung der Form

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Dieses Ergebnis stimmt gut mit Resultaten aus Pseudopotentialrechnungen überein. Bei ZnSexTe1-x fand sich ebenfalls ein supralinearer Zusammenhang, jedoch weicht dieser von den theoretischen Berechnungen ab. Ein Grund dafür könnte in einer Überstrukturbildung liegen. Das Deformationspotential a von Zn1-xMgxSe-Proben mit x<0.4 läßt sich durch folgende lineare Beziehung beschreiben:

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Wird bei einem Druck ptr die freie Enthalpie einer anderen Kristallstruktur geringer als die der Normaldruckphase, findet ein struktureller Phasenübergang statt. Für das ternäre Material ZnSxSe1-x zeigte dieser Übergangsdruck wiederum eine superlineare Abhängigkeit von x, was sich mit Hilfe eines einfachen thermodynamischen Modells erklären läßt. Mit diesem kann durch eine Anpassung an die experimentellen Daten die Mischungsenthalpie der ternären Hochdruckphase bestimmt werden. Für ZnSxSe1-x zeigte sie im Vergleich zur Normaldruckphase eine Zunahme um den Faktor 2.5, was in etwa dem Wert anderer ternärer Systeme entspricht.

Im Gegensatz zu allen anderen untersuchten binären Materialien ist im Falle von ZnTe zwischen 9.5GPa und 10.9GPa eine dritte Kristallstruktur stabil. Sie konnte auch bei ternären ZnSexTe1-x-Proben mit tex2html_wrap_inline157 beobachtet werden. Hierbei wurde der Druckbereich, in dem sie stabil ist, mit steigendem x immer schmäler.

Zn1-xMgxSe-Verbindungen wurden auch bei Normaldruck untersucht, da über dieses Materialsystem bisher vergleichsweise wenig experimentelle Daten vorliegen. Im Konzentrationsbereich tex2html_wrap_inline165 stellte sich in guter Näherung ein linearer Verlauf der Bandlückenenergie-Verschiebung heraus. Für die Lage der 1s-Absorption ergab sich:

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Die Spin-Bahn-Aufspaltung ist mit tex2html_wrap_inline169 meV im Rahmen des Meßfehlers unabhängig von x, was bei ternären Halbleitern mit gemeinsamen Anionen auch zu erwarten ist. Für tex2html_wrap_inline173 konnte auch ein Anstieg der Exziton-Bindungsenergie

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beobachtet werden. Dies kann durch die mit x zunehmende Ionizität erklärt werden.


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