Einfluss der Mischkristallunordnung auf die Lumineszenz von wurtzitischem MgZnO

• Main Author: Müller, Alexander
• Other Authors: Universität Leipzig, Fakultät für Physik und Geowissenschaften
• Format: Doctoral Thesis
• Language: deu
• Published: Universitätsbibliothek Leipzig 2012
• Subjects: Mischkristall; MgZnO; zeitaufgelöste Photolumineszenz; Exzitonen; Bandstruktur; alloy; time-resolved photoluminescence; excitons; band structure; ddc:539; Zwei-Sechs-Halbleiter; Photolumineszenz; Zeitauflösung; Exziton; Exzitonenspektrum
• Online Access: http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-89412; http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-89412; http://www.qucosa.de/fileadmin/data/qucosa/documents/8941/Dissertation_AMueller.pdf

Mittels Photolumineszenz(PL)-Spektroskopie werden die Lumineszenzeigenschaften von wurtzitischen MgZnO-Dünnfilmen mit Mg-Konzentrationen im Bereich von 0 ≤ x ≤ 0,35 experimentell untersucht und die gefundenen Zusammenhänge anhand mehrerer im Rahmen dieser Arbeit entwickelter Modelle theoretisch beschrieben. Dabei werden Erklärungen für verschiedene Auswirkungen der Mischkristallunordnung auf die Lumineszenz dieses ternären Mischhalbleiters vorgestellt, welche in der Literatur bisher nicht bzw. nur unvollständig untersucht wurden. Aufgrund der Mischkristallverbreiterung überlagern sich in MgZnO für x > 0,02 die Lumineszenzbeiträge von störstellengebundenen, freien und in Potentialmulden lokalisierten Exzitonen. Sie können daher mittels zeitintegrierter PL nicht spektral getrennt werden. In dieser Arbeit wird gezeigt, dass die verschiedenen Übergänge dennoch durch zeitaufgelöste PL-Messungen unterschieden und identifiziert werden können. Die gemessenen PL-Transienten werden angepasst und die Linienform der Lumineszenzabklingkurven in Abhängigkeit von der PL-Energie analysiert. Die Bewegung der Exzitonen im Mischkristall wird unter Verwendung eines Effektiv-Masse-Modells quantenmechanisch beschrieben und der Einfluss der Mischkristallunordnung auf die optischen Übergänge qualitativ untersucht. Dabei wird insbesondere auf die Mischkristallverbreiterung sowie auf das nichtexponentielle Abklingen der Lumineszenz eingegangen. Daneben wird ein Tunnelmodell vorgestellt, mit welchem die zeitverzögerten PL-Spektren von MgZnO quantitativ reproduziert werden können. Dabei wird die asymmetrische Linienform sowie die zeitabhängige Rotverschiebung des Emissionsmaximums modelliert und die Parameter auf mikroskopische Eigenschaften der Exzitonen zurückgeführt. Außerdem wird die für Mischkristalle typische S-förmige Verschiebung des temperaturabhängigen PL-Maximums durch ein modifiziertes Arrheniusmodell erklärt.