Electrical and EBIC Investigations of GaP Grain Boundaries

Abstract

From polycrystalline GaP grown by the SSD method or by the pressure synthesis samples are prepared which contain single large-angle grain boundaries. I-U and C–U characteristics are measured across the grain boundaries and compared with EBIC investigations performed on the same specimen using the barriers of the grain boundary itself for charge collection. Electrical measurements refer to symmetric and asymmetric grain boundaries, whereas the EBIC picture shows an asymmetry also for electrically symmetric grain boundaries due to a strong dependence of the EBIC contrast on differences of the barrier heights not detectable by these electrical measurements. A model is proposed which enables quantitatively to calculate the EBIC current across the grain boundary also with applied bias voltages. The investigated grain boundaries show often local inhomogeneities. Aus polykristallinem GaP, das nach dem SSD-Verfahren oder nach dem Drucksyntheseverfahren hergestellt wird, werden einzelne Großwinkelkorngrenzen herauspräpariert. Strom-Spannungs-und Kapazitäts-Spannungs-Kennlinien werden quer zur Korngrenze gemessen und mit den Ergebnissen von EBIC-Untersuchungen, die an den gleichen Korngrenzen durchgeführt werden, verglichen. Für die EBIC-Untersuchungen dienen die Barrieren der Korngrenze selbst zur Ladungssammlung. Nach den elektrischen Messungen sind symmetrische und unsymmetrische Korngrenzen zu unterscheiden, während im EBIC-Bild auch elektrisch symmetrische Korngrenzen wegen der starken Abhängigkeit des EBIC-Kontrastes von den Barrierenhöhendifferenzen Unsymmetrien zeigen, die elektrisch nicht nachweisbar sind. Es wird ein Modell vorgestellt, mit dessen Hilfe der EBIC-Strom an Korngrenzen quantitativ auch unter Anlegen von Vorspannungen berechnet werden kann. Die untersuchten Korngrenzen zeigen häufig lokale Inhomogenitäten.