In der vorliegenden Arbeit werden mit Molekularstrahlepitaxie (MBE)gewachsene Quantenstrukturen untersucht. Anhand von lokalem Tröpfchenätzen(LDE)hergestellte Nanolöcher werden für die Herstellung von GaAs Quantenpunkten (QD) sowie Luftspaltstrukturen genutzt. Das Stranski-Krastanow Wachstum bietet einen weiteren Ansatz für die Herstellung von QDs. Die so erhaltenen InAs QDs werden im Rahmen dieser Arbeit mithilfe von transienten Kapazitätsmessungen untersucht.
Im ersten Teil dieser Arbeit werden die MBE eingeführt und die Herstellung von QDs und Luftspaltstrukturen beschrieben. Um die Dichte der LDE-Nanolöcher zu erhöhen wird ein Mehrfach-Bohrprozess (MLDE) etabliert. Hierzu wird das Bohren mit Aluminiumtröpfchen auf AlAs untersucht und eine hohe Homogenität der MLDE-Nanolöcher entdeckt. Darüber hinaus wird die Nanoloch-Dichte bei hohen Ätztemperaturen unabhängig von der Temperatur, was auf eine Änderung der Oberflächenrekonstruktion zurückgeführt wird.
Die im Rahmen dieser Arbeit verwendeten experimentellen Methoden werden im dritten Teil präsentiert. CV-profiling und Magnetotransport liefern Informationen über die Konzentration tiefer Störstellen in Schottkydioden. Admittanzspektroskopie sowie statische Kapazitätsspektroskopie werden für die Untersuchung von GaAs QDs verwendet. InAs QDs werden mit Kapazitätstransientenspektroskopie (DLTS) sowie reverse biased DLTS (RDLTS) untersucht. Diese beiden Methoden werden ebenfalls erläutert.
Im letzten Teil der Arbeit werden die experimentellen Ergebnisse vorgestellt. Optische Reflexionsmessungen an Luftspaltstrukturen werden mit auf der Transfermatrixmethode basierenden Simulationen angefittet, wodurch die Luftspaltstruktur nachgewiesen wird. Mit Blick auf GaAs QDs werden mögliche Matrixmaterialien mit CV-profiling sowie Magnetotransport untersucht. Daraus folgend werden die GaAs QDs in AlAs eingebettet und mit Admittanzspektroskopie sowie Kapazitätsspektroskopie vermessen. InAs QDs werden mit DLTS und RDLTS untersucht. Die feldabhängige Emission von Elektronen wird mithilfe der RDLTS Amplituden studiert. Die so erhaltenen Daten können anhand von Simulationen basierend auf dem PAT-Modell nachvollzogen und erklärt werden. Die Ladungsträgerdynamik in InAs QDs wird mit ladungsselektiver DLTS untersucht. Aktivierungsenergien, die aus Emissions- sowie Einfangexperimenten erhalten werden, werden verglichen. Die so ermittelten Aktivierungsenergien gleichen sich, wohingegen die Einfangwirkungsquerschnitte große Unterschiede aufweisen.
In this thesis morphological as well as electronic and optical investigations on quantum structures grown by molecular beam epitaxy (MBE) are presented. Nanoholes fabricated by means of local droplet etching (LDE) are utilized for the fabrication of GaAs quantum dots (QDs) and air-gap heterostructures. The Stranski-Krastanov growth mode yields a different approach to the QD formation. The thus resulting InAs QDs are investigated by means of transient capacitance measurements within this work.
In the first part of this thesis MBE is introduced and the fabrication of QDs and air-gap heterostructures is described. In order to increase the nanohole density in LDE a multiple local droplet etching (MLDE) process is established. Etching with Aluminum droplets on AlAs is investigated and a high uniformity of the MLDE-nanoholes is obtained. In addition to this finding, at high etching temperatures the nanohole density becomes independent of the etching temperature, which is attributed to a change in the surface reconstruction.
The experimental methods used in this thesis are briefly described in the third part. CV profiling and magneto-transport yield information about the concentration of deep traps in Schottky-diodes. Admittance spectroscopy and static capacitance spectroscopy are employed for the investigation of GaAs QDs. InAs QDs are investigated by means of deep level transient spectroscopy (DLTS) and reverse biased DLTS (RDLTS). These methods are briefly introduced.
In the last part of the thesis the experimental results are presented. Optical reflection measurements on air-gap heterostructures are fitted with simulations performed by means of the transfer matrix method which reveals the air-gap structure. Possible matrix materials for GaAs QDs are investigated by CV profiling and magneto-transport. Following from these investigations, the GaAs QDs are embedded in AlAs and measured with admittance spectroscopy and capacitance spectroscopy. InAs QDs are examined with DLTS and RDLTS. The obtained results are successfully simulated utilizing a model considering PAT. The carrier dynamics in InAs QDs is addressed with charge selective DLTS. Activation energies and capture cross sections obtained from emission and capture are compared. The activation energies are almost equal, whereas the capture cross sections differ clearly.