Versetzungsaktivität und Rissbildung in Galliumarsenid und Galliumnitrid

Abstract

Diese Dissertation befasst sich mit der Untersuchung von Versetzungen und Rissen sowie deren Wechselwirkungen in Galliumarsenid (GaAs) und Galliumnitrid (GaN). Versetzungen und Risse wurden mittels Indentierungen in GaAs-Wafern und freistehenden GaN-Kristallen erzeugt und anschließend mittels mikroskopischer Methoden (LM, REM, KL, TEM) umfassend charakterisiert. Die Versetzungen sind sowohl in GaAs als auch in GaN entsprechend der Symmetrie der untersuchten Oberflächen angeordnet. In GaAs erfolgt die Rissausbreitung vorwiegend entlang der Spaltebenen, während das Risssystem in GaN im Wesentlichen durch die Form und die Orientierung der Indentierungen bestimmt wird. Die Wechselwirkungen zwischen den Versetzungen und der Rissbildung werden in Zusammenhang mit der Bildung von Risskeimen diskutiert, und es wird gezeigt, wie die Ergebnisse auf das Wachstum und die mechanische Bearbeitung von GaN-Kristallen übertragen werden können.

The present thesis deals with the investigation of dislocations and cracks as well as their interactions in gallium arsenide (GaAs) and gallium nitride (GaN). Dislocations and cracks were generated by means of indentations in GaAs wafers and freestanding GaN crystals and subsequently, they were characterized by multiple microscopic methods (LM, SEM, CL, TEM). The dislocations and cracks are arranged both in GaAs and in GaN according to the symmetry of the investigated surfaces. In GaAs, the crack growth occurs predominantly along the cleavage planes, whereas the crack system in GaN is mainly determined by the shape and the orientation of the indentations. The interactions between the dislocations and the crack formation are discussed in connection with the formation of crack seeds and the potential applications of the results to the growth and the mechanical processing of GaN single crystals are demonstrated.