title: Beschreibung des epitatkischen Wachstums von Galliumphosphide mit quantenchemischen Methoden
title: Description of Gallium Phosphide Epitaxy Growth by Computational Chemistry
Creators: name: Stegmüller, Andreas
Publisher: name: Philipps-Universität
      Marburg
Year: 2016
Subjects: reaction mechanism
functionalization, simulation
Quantenchemie, Halbleiter
Chemie
Chemistry and allied sciences
Epitaxie , Dichtefunktionalformalismus
semiconductors
epitaxy
density functional theory

description: Folgende Fragestellungen wurden
      erfolgreich bearbeitet und die erzielten Ergebnisse werden
      die Entwicklung neuer III/V Halbleitermaterialien und deren
      Integration in optoelektronische Bauteile unterstützen. (i)
      Die Zerfallsnetzwerke von Triethylgallan (TEGa),
      tert-butylphosphin (TBP) und verwandter Prekursoren konnten
      umfanglich aufgeklart werden und anhand thermodynamischer
      sowie kinetischer Daten wurden die wahrscheinlichsten
      Produkte der Gasphase bestimmt. (ii) Der Mechanismus der
      β-Wasserstoffeliminierung von Verbindungen der Gruppe 15
      konnte aufgeklärt werden und wurde mit der
      β-Hydrideliminierung von Metal- lverbindungen (Ga)
      verglichen. (iii) Basierend auf den Erkenntnissen der
      vorangegangenen Studien wurde ein quantenchemischer
      Deskriptor vorgeschlagen, der es erlaubt, für die letzt-
      genannte Prekursorengruppe alternative Derivate mit
      optimierten Zerfallsraten vorherzusagen. (iv) Die
      Oberflächenreaktivität von TBP auf Si(001) wurde untersucht
      und ein kinetisches Argument zur Beschreibung von
      submonolagen Adsorption- smustern konnte vorgestellt werden.
      Außerdem wurden Barrieren der β-Wasserstoffeliminierungen von
      P(C4H9))H und Ga(C2H5)H berechnet und mit Ergebnissen aus der
      Gasphase verglichen. (v) Wesentliche Elementarprozesse des
      III/V-IV Wachstums wurden in einer Kombination aus TEM und
      kinetischer Simulation bestimmt und die resultierende
      Morphologie der GaP-Si Grenzfläche wurde erklärt. (vi) Die
      Stabilitäten intrinsischer III/V-Si Grenzflächenstrukturen
      wurde anhand absoluter Bildungsenergien verschiedener
      Konfigurationen errechnet und anhand elektrostatischer sowie
      mechanischer Eigenschaften analysiert. Es konnten
      quantitative Argumente zur Grenzflächenstabilität sowie zur
      Beziehung von atomarer und elektronischer Struktur an der
      Grenzfläche gefolgert werden.
description: The following research goals were
      achieved supporting the development of novel III/V
      semiconductor materials and their integration in
      optoelectronic devices. (i) For triethylgallane (TEGa),
      tert-butylphosphine (TBP) and related precursors, the
      decomposition networks were comprehensively elaborated and
      the most likely pathways were identified by thermodynamic and
      kinetic data. (ii) The β-hydrogen elimination mechanism for
      group 15 compounds was identified as dominant decomposition
      channel and was described in detail for the first time. (iii)
      A quantum-chemical descriptor for the prediction of
      decomposition rates of TBP, TBAs and related sources was
      proposed based on the findings on the β-hydrogen mechanism.
      It enables the design of new compounds based on their ability
      to stabilize the elimination’s transition state. (iv) The
      reactivity of TBP on the Si(001) surface was investigated and
      a kinetic reasoning for sub-monolayer adsorption patterns was
      delivered next to β-hydrogen elimination barriers of
      P(C4H9))H and Ga(C2H5)H adsorbates. (v) Essential growth
      processes of GaP epitaxy were determined by results from TEM
      and kinetic modeling. On the basis of kinetic as well as
      thermodynamic data , computed with DFT, the resulting GaP-Si
      interface morphology was explained. (vi) Intrinsic III/V-Si
      interface formations were described by absolute energies of a
      large set of atomic configurations. Electrostatic and
      mechanical properties of those were calculated providing a
      rationale for the stabilities found and valuable insight into
      the relation between electronic and atomic structure at the
      interfaces.