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HL: Halbleiterphysik
HL 11: Kohlenstoff / Diamant
HL 11.2: Vortrag
Montag, 26. März 2001, 15:45–16:00, S17
Thermische Stabilität der Oberflächenleitfähigkeit von wasserstoffterminiertem Diamant — •M. Riedel, F. Maier, M. Stammler, B.F. Mantel, J. Kinsky, J. Ristein und L. Ley — Institut für Technische Physik II, Universität Erlangen-Nürnberg, Erwin-Rommel-Str. 1, 91058 Erlangen
Die wasserstoffterminierte Diamantoberfläche zeigt eine hohe Oberflächenleitfähigkeit (OFL), die in der Form eines MESFET für diamantbasierte Bauelemente genutzt werden kann. Der Ursprung der OFL wird kontrovers diskutiert.
Die thermische Stabilität der anfänglichen OFL (≥ 10−4 S) wurde unter verschiedenen Umgebungsbedingungen an einkristallinen (100) und (111) Oberflächen vom Typ IIa und IIb, sowie an CVD-Diamantfilmen untersucht. Anlassen der Probe im Vakuum führt bereits unterhalb der Desorptionstemperatur des Wasserstoffes zu einem Rückgang der Leitwerte bei Raumtemperatur (RT) um mehr als 5 Größenordnungen. Durch anschließendes Belüften der Anlage kann der ursprüngliche Leitwert wiederhergestellt werden. Nach der Desorption des Wasserstoffs bei circa 1000 K im Vakuum führt eine Belüftung nicht mehr zu einer Veränderung der OFL.
Unter kontrollierten atmophärischen Bedingungen ändert sich die OFL im Temperaturbereich bis 460 K reversibel um mehrere Größenordnungen, wobei Zeitkonstanten von mehreren Stunden zu beobachten sind. Oberhalb 480 K setzt rapide ein irreversibler Rückgang der OFL ein, der bei allen Proben zu RT-Leitwerten unter 10−11 S führt.