Electrical properties of grain boundaries in n-type and p-type GaP

Abstract

The dc voltage dependence and the temperature dependence of the current through single grain boundaries in n-type and p-type GaP are investigated. Large-angle grain boundaries show contrary to twin boundaries barrier effect. The current through large-angle grain boundaries at high temperatures is determined by thermionic emission. At low temperatures tunnel currents dominate which seem to be essentially influenced by a thin interlayer between the grains. The transition temperature between the emission and the tunnel regime lies in n-n grain boundaries above and in p-p grain boundaries below room temperature. This is mainly caused by the distinct difference of the barrier heights of n-n and p-p grain boundaries (ϕB,n ≈ 2ϕ B,P). An Einzelkorngrenzen in n- und p-GaP wird die Spannungs- und Temperaturabhüngigkeit des Stromes untersucht. Großwinkel-Korngrenzen zeigen im Gegensatz zu Zwillingsgrenzen Barrie-renwirkung. Der Strom durch Großwinkel-Korngrenzen ist nur bei entsprechend hohen Tem-peraturen durch Emission uber die Barriere bestimmt. Bei tiefen Temperaturen hingegen do-miniert Tunneln, wobei eine dunne Zwischenschicht eine wesentliche Rolle zu spielen scheint. Die Ubergangstemperatur zwischen dem Emissions- und dem Tunnelbereich liegt bei n-n-Korn-grenzen oberhalb und bei pp-Korngrenzen unterhalb Raumtemperatur. Dies ist hauptsüchlich auf den Unterschied der Barrierenhohen ϕB bei n-n- und p-p-Korngrenzen (ϕB,n ≈ 2ϕB,p) zurückzufuhren.