Das Materialsystem GaN auf Si verspricht die Verknüpfung der Vorteile eines Wide Bandgap
Halbleiters mit den niedrigen Herstellungskosten von Si. So können High Electron Mobility
Transistoren zum Beispiel auf Basis einer AlGaN GaN-Heterostruktur als Ausgangspunkt
kosteneffektiver und zugleich sehr energieeffizienter Leistungsschalter dienen. Die
heteroepitaktische Herstellung bedingt jedoch hohe Materialdefektdichten welche sich
insbesondere in Form von Versetzungen und inversen Pyramidendefekten (V-pits) äußern. Der
Einfluss dieser Defekte auf Bauelemente ist auf Grund der experimentell schwierigen
Untersuchung jedoch nur sehr unzureichend bekannt und verstanden. In dieser Arbeit wurde eine
strukturelle und elektrische Charakterisierungsmethodik von Versetzungen und V-pits in GaN auf
Si entwickelt und systematisch auf unterschiedliche Proben angewendet. Der Fokus lag dabei auf
der direkten Korrelation mikrostruktureller und elektrischer Eigenschaften bei gleichzeitiger
Gewährung einer statistischen Relevanz der Ergebnisse. Dabei gelang es charakteristische
Versetzungsstrukturen und V-pits als Leckstrompfade durch das Material zu identifizieren und
deren Auftreten mit Herstellungsparametern der Proben zu untersuchen. So stellte sich heraus
dass letztere eine essentielle Rolle hinsichtlich der elektrischen Aktivität von Versetzungen
und des Auftretens von V-pits spielen. Zusätzlich wurden die gewonnenen Erkenntnisse bezüglich
ihrer Relevanz für Bauelemente untersucht. Dabei konnte erstmalig der direkte Einfluss
einzelner elektrisch aktiver Versetzungen in GaN auf Si nachgewiesen werden. So bedingen sie
eine Verschiebung der Einschaltspannung von Schottky-Dioden zu niedrigeren Werten während
V-pits eine starke Degradation der kritischen elektrischen Feldstärke des Materials nach sich
ziehen. Die Arbeit leistet damit einen wichtigen Beitrag zum Verständnis der Eigenschaften und
Rolle dieser Defekte und damit zur technologischen Optimierung des Materialsystems.
