Kurzfassung
Das Nichtgleichgewichtswachstum der (001)-Oberfläche von Galliumarsenid
mittels der Molekularstrahlepitaxie wurde mit Hilfe von Rastertunnel-
und Reflexionselektronenmikroskopie untersucht. Von den beiden Modi
des Frank-van der Merwe-Wachstums, d.h. Step-flow-Wachstum und
Zweidimensionale Keimbildung, wurde insbesondere der letztere
betrachtet. Das gängige Wachstumsmodell hierfür, welches die
RHEED-Oszillationen beschreibt, die während des lagenweisen Wachstums
auftreten, wurde neu bewertet und erweitert. Dies insbesondere im
Hinblick auf die endliche Kohärenzlänge des RHEED-Spekularstrahls
von ca. 100Å und auf die nach Wachstumsabbruch in unterschiedlichen
Oszillationsphasen erzielte Oberflächenkonfiguration, welch letztere
mittels der Rastertunnelmikroskopie charakterisiert wurde.
Ferner wurde der Zusammenhang zwischen der Dämpfung der
RHEED-Oszillationen und der mittels Rastertunnelmikroskopie zu
bestimmenden RMS-Rauhigkeit in Abhängigkeit von der Temperatur
untersucht und in bezug auf die elementaren Wachstumsprozesse
diskutiert. Insbesondere wurden die Oberflächendiffusion von
Galliumadatomen und das Auftreten von Wachstumshügeln betrachtet,
die im Wachstumsmodus Zweidimensionale Keimbildung entstehen. Die
diesbezüglichen Beobachtungen führen zu der Annahme, daß im
stationären Fall nur ein Wachstumsmodus stabil ist, nämlich
Step-flow-Wachstum.
Des weiteren wurde das für die Passivierung von GaAs-Oberflächen
wichtige Verfahren des Arsen-cappings mittels der
Rastertunnelmikroskopie beurteilt. Außerdem wurden ultradünne
Goldbedeckungen von GaAs(001)-Oberflächen im Hinblick auf Ihre
Eignung als Halbleiterkontaktierung mittels der Rastertunnelmikroskopie
topographisch und mittels der Tunnelspektroskopie elektronisch
charakterisiert. Dabei wurden eine Resonanz innerhalb des Valenzbandes
und ein Zustand in der Bandlücke als erster und zweiter Zustand einer
Au-Ga-Bindung nachgewiesen.
Non-equilibrium growth of the GaAs(001) surface by molecular beam epitaxy (MBE) was studied by means of scanning tunnelling microscopy (STM) and reflection electron microscopy (REM). Two two-dimensional (Frank-van der Merwe) growth modes, step-flow growth, and monolayer island nucleation can be distinguished. The common growth model for two-dimensional island nucleation, which would explain the occurrence of specular beam intensity oscillations in RHEED during layer-by-layer growth, was re-evaluated and extended. This was done particularly with respect to the limited coherence length of the specular beam of about 100Å and the final surface configurations after growth breakoff in different phases of the oscillations, which are characterised by STM. Furthermore, the temperature dependence of the RHEED oscillation damping, and the rms roughness measured by STM was investigated, and discussed with regard to the elementary growth processes. Especially the growth determining process of Ga adatom surface diffusion, and the appearing of mounds during two-dimensional island nucleation were examined. These observations lead to the conclusion that in steady state only one growth mode is stable, which is to be identified with the step-flow growth mode. Moreover, the As capping procedure, which is important for surface protection, was investigated using STM to image decapped As-terminated GaAs surfaces. In addition, regarding their suitability as a semiconductor contact, ultra-thin Au films on GaAs(001) surfaces were topographically imaged by STM, and local variations of the electronic structure were investigated by tunneling spectroscopy (STS). As a result, a valence-band resonance and a band gap state were established as the first and second state of an Au-Ga bond.