Kurzfassung

Die vorliegende Dissertation behandelt die elektronischen Eigenschaften von Legierungen aus III-V Verbindungshalbleitern. Der Schwerpunkt liegt auf dem Materialsystem GaInAs, das aufgrund seiner überlegenen Transporteigenschaften einen wichtigen Bestandteil moderner optischer und elektronischer Hochfrequenzbauelemente darstellt. Die technologische Beherrschung der epitaktischen Erzeugung hochqualitativer pseudomorpher Heterostrukturen aus diesem Legierungssystem auf GaAs und InP Substraten ist eine wichtige Voraussetzung für die Realisierung dieser Bauelemente.

Die aufgrund der Gitterfehlanpassung auftretende mechanische Deformation des Halbleiterkristalls hat weitreichende Auswirkungen auf die elektronischen Eigenschaften und in der Folge auf die Bauteilcharakteristik insgesamt. Deshalb bildet die Untersuchung des Einflusses mechanischer Verspannung den Hauptteil dieser Arbeit. Systematisch wird die Abhängigkeit der wichtigen Halbleitereigenschaften von den Einflußgrößen Legierungszusammensetzung, Temperatur, Dotierung und Verspannung studiert, wobei die Anwendbarkeit der Modelle in der Bauelementsimulation im Vordergrund steht.

Ausgehend von einer kritischen Bewertung der in der Literatur vorhandenen fundamentalen Materialparameter und deren Modellierung wird zunächst das Problem gitterfehlangepaßter Epitaxie und die Abschätzung der kritischen Schichtdicke für die Aufrechterhaltung des pseudomorphen Zustands behandelt. Anschließend werden die Charakteristika der Bandstruktur, welche die elektronischen Transporteigenschaften wesentlich bestimmen, untersucht. Die Deformationspotentialtheorie und die $\mbox{${\vec{k} \cdot \vec{p}}$}$Methode werden dabei zur Beschreibung der Bandkantenenergie und effektiven Masse verwendet.

Mithilfe numerischer Lösung der Boltzmanngleichung mittels der Monte Carlo Methode wird das Elektronentransportverhalten sowohl im linearen Ohmschen Bereich als auch unter Einfluß hoher elektrischer Feldstärken analysiert und es werden neue verbesserte Modelle für den wichtigen Parameter Elektronenbeweglichkeit abgeleitet. Insbesonders der durch die mechanische Deformation auftretenden Anisotropie im Transportverhalten parallel und vertikal zu Materialgrenzflächen wird Aufmerksamkeit gewidmet. Abschließend wird auf die Modellierung der Banddiskontinuitäten eingegangen, da diese für Heterostrukturbauelemente von vitalem Interesse sind, und besonders in diesem Fall der Einfluß der Verspannung noch in wesentlichen Punkten umstritten ist.