Zur Charakterisierung mesoskopischer elektrischer Inhomogenitäten in undotiertem GaAs, die meist eine zellulare Struktur mit hochohmigen Zellzentren und niederohmigen Zellwänden aufweisen, wurde die Punktkontakt-Technik weiterentwickelt, mit der hochaufgelöste und quantitative Widerstandsmessungen möglich sind. Untersuchungen der I-U-Kennlinie des Punktkontakts zeigten, dass sich letzterer näherungsweise durch einen Schottkykontakt mit hohem Serienwiderstand beschreiben lässt. Eine Kalibrierung des Punktkontakt-Stromes (IPC) lieferte für Widerstände > 1E6 Ohmcm eine inverse Proportionalität zwischen IPC und Widerstand. Messungen ergaben, dass die Widerstandsfluktuationen bei halbisolierenden Proben weniger als eine Größenordnung betragen. Dagegen wiesen Proben im hochohmigen Bereich (n = 1E10 cm^-3) Unterschiede im Widerstand von bis zu 3 Größenordnungen auf. Anhand temperaturabhängiger Punktkontaktmessungen konnte der experimentelle Beweis erbracht werden, dass der Widerstand hochohmiger Proben in den Zellwänden schon durch Sauerstoff bestimmt wird, während der Widerstand im Zellinneren noch durch EL2 bestimmt wird. Die anomale Verringerung der Hallbeweglichkeit in hochohmigen GaAs konnte eindeutig mit einer Erhöhung mesoskopischer elektrischer Inhomogenitäten korreliert werden.

This study sets out to examine the language teaching situation of 100 secondary (high) school teachers who are teaching English as the second language (EL2) in the vernacular schools in Singapore. The data was collected by means of questionnaires. Questions asked included the teachers' personal particulars, classroom deviations, methodology, and preference to teach English as the first language instead of as the second language. Also considered were their suggestions and recommendations. Based on the data and the notions of language learning and teaching strategies, various proposals relating to these areas are discussed. Chapter One contains a short outline of the study and its significance with an overall view of Singapore's education system emphasizing the bilingual policy. The terminology of English as the first language (EL1) and English as the second language (EL2) is clarified for Singapore's local context. This is followed in Chapter Two by a review of the relevant literature, for example, in the various aspects of second language learning, the approaches to language teaching and language learning in relation bo the school curriculum. A discussion on the advantages and limitations of mail questionnaire and the principles involved in questionnaire design is also included in Chapter Two, The design of the study (Chapter Three) involves a discussion on the format of the study and the protypical procedure. Chapter Four can be said to be the culmination of the study. It gives an analysis and interpretation of the data collected from the 100 questionnaire returns. The discussion of Chapter Five is based on what was discovered in the data, for example, teachers' training, their size of classes and workload, their methodology and their attitude and suggestions. An evaluation of the study and the problems involved in the study are also mentioned in Chapter Five. From the data available, it can be concluded that the EL2 teaching situation is far from satisfactory. Therefore various changes are necessary. In Chapter Six, proposals and suggestions for research are recommended.

In der vorliegenden Arbeit wird der Punktdefekthaushalt von Galliumarsenid-Einkristallen mit unterschiedlichen Dotierungen untersucht. Es wird gezeigt, in welcher Weise die Konzentration der einzelnen Punktdefekte von der Konzentration der Dotierstoffe, der Stöchiometrieabweichung und der Lage des Ferminiveaus abhängen. Dazu dienen die Ergebnisse der meßtechnischen Charakterisierung einer großen Anzahl von Proben, bei deren Herstellung diese Parameter gezielt variiert wurden. Der Schwerpunkt der Arbeit liegt in der Entwicklung von Modellen, die eine quantitative Beschreibung der experimentell untersuchten elektrischen und optischen Eigenschaften von Galliumarsenid- Einkristallen ausgehend von den Punktdefektkonzentrationen erlauben. Da aus Punktdefekten Ladungsträger freigesetzt werden können, bestimmt ihre Konzentration maßgeblich die Ladungsträgerkonzentration in den Bändern. Im ionisierten Zustand wirken Punktdefekte als Streuzentren für freie Ladungsträger und beeinflussen damit die Driftbeweglichkeit der Ladungsträger. Eine thermodynamische Modellierung der Punktdefektbildung liefert Aussagen über die Gleichgewichtskonzentrationen der Punktdefekte in Abhängigkeit von Dotierstoffkonzentration und Stöchiometrieabweichung. Es wird gezeigt, daß die bei Raumtemperatur beobachteten elektrischen Eigenschaften der Kristalle aus der kinetischen Hemmung von Prozessen folgen, über die die Einstellung eines thermodynamischen Gleichgewichts zwischen den Punktdefekten vermittelt wird.

The author explores absorptive and refractive optical nonlinearities at 1.06 [mu]m in bulk, semi-insulating, undoped GaAs with a particular emphasis on the influence of the native deep-level defect known as EL2. Picosecond pump-probe experimental technique is used to study the speed, magnitude, and origin of the absorptive and refractive optical nonlinearities and to characterize the dynamics of the optical excitation of EL2 in three distinctly different undoped, semi-insulating GaAs samples. Intense optical excitation of these materials leads to the redistribution of charge among the EL2 states resulting in an absorptive nonlinearity due to different cross sections for electron and hole generation through this level. This absorptive nonlinearity is used in conjunction with the linear optical properties of the material and independent information regarding the EL2 concentration to extract the cross section ratio [sigma][sub p]/[sigma][sub e] [approx equal]0.8, where [sigma][sub p](e) is the absorption cross section for hole (electron) generation from EL2[sup +] (EL2[sup 0]). The picosecond pump-probe technique can be used to determine that EL2/EL2[sup +]density ratio in an arbitrary undoped, semi-insulating GaAs sample. The author describes the use of complementary picosecond pump-probe techniques that are designed to isolate and quantify cumulative and instantaneous absorptive and refractive nonlinear processes. Numerical simulations of the measurements are achieved by solving Maxwell equations with the material equations in a self-consistent manner. The numerical analysis together with the experimental data allows extraction of a set of macroscopic nonlinear optical parameters in undoped GaAs. The nonlinearities in this material have been used to construct three proof-of-principle nonlinear optical devices for use at 1.06 [mu]m: (1) a weak beam amplifier, (2) a polarization rotation optical switch, and (3) optical limiters.

Zur Charakterisierung mesoskopischer elektrischer Inhomogenitäten in undotiertem GaAs, die meist eine zellulare Struktur mit hochohmigen Zellzentren und niederohmigen Zellwänden aufweisen, wurde die Punktkontakt-Technik weiterentwickelt, mit der hochaufgelöste und quantitative Widerstandsmessungen möglich sind. Untersuchungen der I-U-Kennlinie des Punktkontakts zeigten, dass sich letzterer näherungsweise durch einen Schottkykontakt mit hohem Serienwiderstand beschreiben lässt. Eine Kalibrierung des Punktkontakt-Stromes (IPC) lieferte für Widerstände > 1E6 Ohmcm eine inverse Proportionalität zwischen IPC und Widerstand. Messungen ergaben, dass die Widerstandsfluktuationen bei halbisolierenden Proben weniger als eine Größenordnung betragen. Dagegen wiesen Proben im hochohmigen Bereich (n = 1E10 cm^-3) Unterschiede im Widerstand von bis zu 3 Größenordnungen auf. Anhand temperaturabhängiger Punktkontaktmessungen konnte der experimentelle Beweis erbracht werden, dass der Widerstand hochohmiger Proben in den Zellwänden schon durch Sauerstoff bestimmt wird, während der Widerstand im Zellinneren noch durch EL2 bestimmt wird. Die anomale Verringerung der Hallbeweglichkeit in hochohmigen GaAs konnte eindeutig mit einer Erhöhung mesoskopischer elektrischer Inhomogenitäten korreliert werden.

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Die Kenntnisse über die zur Passivierung führenden Wechselwirkungen des Verunreinigungselements Cu mit EL2 und EL6 wurden dahingehend erweitert, dass ein Gültigkeitsbereich für die Messungen zur Bestimmung der konzentrationsproportionalen Messgröße der Defekte festgelegt wurde. Der Defekt EL6 ist das die 0.8 eV-PL-Emission bedingende und die Ladungsträgerlebensdauer determinierende Rekombinationszentrum. Die Lebensdauer wird durch mindestens ein weiteres Zentrum beeinflusst. Die atomare Struktur des EL6 wurde mit AsGa VAs und die des weiteren Zentrums mit Asi bestimmt. Mittels Wärmebehandlung kann die Ladungsträgerlebensdauer gezielt beeinflusst werden. Bei der Bildung und Annihilation sowie der Verteilung der Defekte EL2, EL6, VGa und der As-Ausscheidungen besteht eine wechselseitige Korrelation. Sowohl strukturelle Defekte als auch die Inkorporation von Dotierelementen, deren Atomradien deutlich kleiner sind als Ga und As, stellen beeinflussende Faktoren dar. Das Defekt-Transformations-Modell erklärt die Bildung wachstumsfähiger Keime einer As-Ausscheidung durch EL2 bzw. EL6 mit den sich in der ersten Koordingationssphäre befindenden As-Atomen. Das Gitterrelaxations-Modell ermöglicht die Interpretation der katalytischen Wirkung des Dotierelements C. Die Umsetzung dieser Ergebnisse bedeutet die Anwendung des Defect Engineerings im SI-LEC-GaAs.

In der vorliegenden Arbeit wird der Punktdefekthaushalt von Galliumarsenid-Einkristallen mit unterschiedlichen Dotierungen untersucht. Es wird gezeigt, in welcher Weise die Konzentration der einzelnen Punktdefekte von der Konzentration der Dotierstoffe, der Stöchiometrieabweichung und der Lage des Ferminiveaus abhängen. Dazu dienen die Ergebnisse der meßtechnischen Charakterisierung einer großen Anzahl von Proben, bei deren Herstellung diese Parameter gezielt variiert wurden. Der Schwerpunkt der Arbeit liegt in der Entwicklung von Modellen, die eine quantitative Beschreibung der experimentell untersuchten elektrischen und optischen Eigenschaften von Galliumarsenid- Einkristallen ausgehend von den Punktdefektkonzentrationen erlauben. Da aus Punktdefekten Ladungsträger freigesetzt werden können, bestimmt ihre Konzentration maßgeblich die Ladungsträgerkonzentration in den Bändern. Im ionisierten Zustand wirken Punktdefekte als Streuzentren für freie Ladungsträger und beeinflussen damit die Driftbeweglichkeit der Ladungsträger. Eine thermodynamische Modellierung der Punktdefektbildung liefert Aussagen über die Gleichgewichtskonzentrationen der Punktdefekte in Abhängigkeit von Dotierstoffkonzentration und Stöchiometrieabweichung. Es wird gezeigt, daß die bei Raumtemperatur beobachteten elektrischen Eigenschaften der Kristalle aus der kinetischen Hemmung von Prozessen folgen, über die die Einstellung eines thermodynamischen Gleichgewichts zwischen den Punktdefekten vermittelt wird.

Die Kenntnisse über die zur Passivierung führenden Wechselwirkungen des Verunreinigungselements Cu mit EL2 und EL6 wurden dahingehend erweitert, dass ein Gültigkeitsbereich für die Messungen zur Bestimmung der konzentrationsproportionalen Messgröße der Defekte festgelegt wurde. Der Defekt EL6 ist das die 0.8 eV-PL-Emission bedingende und die Ladungsträgerlebensdauer determinierende Rekombinationszentrum. Die Lebensdauer wird durch mindestens ein weiteres Zentrum beeinflusst. Die atomare Struktur des EL6 wurde mit AsGa VAs und die des weiteren Zentrums mit Asi bestimmt. Mittels Wärmebehandlung kann die Ladungsträgerlebensdauer gezielt beeinflusst werden. Bei der Bildung und Annihilation sowie der Verteilung der Defekte EL2, EL6, VGa und der As-Ausscheidungen besteht eine wechselseitige Korrelation. Sowohl strukturelle Defekte als auch die Inkorporation von Dotierelementen, deren Atomradien deutlich kleiner sind als Ga und As, stellen beeinflussende Faktoren dar. Das Defekt-Transformations-Modell erklärt die Bildung wachstumsfähiger Keime einer As-Ausscheidung durch EL2 bzw. EL6 mit den sich in der ersten Koordingationssphäre befindenden As-Atomen. Das Gitterrelaxations-Modell ermöglicht die Interpretation der katalytischen Wirkung des Dotierelements C. Die Umsetzung dieser Ergebnisse bedeutet die Anwendung des Defect Engineerings im SI-LEC-GaAs.

Recombination mechanisms in gallium arsenide have been studied using temperature-dependent time-resolved photoluminescence-decay. New analytical methods are presented to improve the accuracy in bulk lifetime measurement, and these have been used to resolve the temperature-dependent lifetime. Fits to temperature-dependent lifetime yield measurement of the radiative-efficiency, revealing that samples grown by the Czochralski and molecular-beam-epitaxy methods are limited by radiative-recombination at 77K, with defect-mediated nonradiative-recombination becoming competitive at 300K and above. In samples grown with both doping types using molecular-beam-epitaxy, a common exponential increase in capture cross-section characterized by a high value of E_infinity=(258 +/- 1)meV was observed from the high-level injection lifetime over a wide temperature range (300-700K). This common signature was also observed from 500-600K in the hole-lifetime observed in n-type Czochralski GaAs where E_infinity=(261 +/- 7)meV was measured, which indicates that this signature parametrizes the exponential increase in hole-capture cross-section. The high E_infinity value rules out all candidate defects except for EL2, by comparison with hole-capture cross-section data previously measured by others using deep-level transient spectroscopy. / Thesis / Doctor of Philosophy (PhD)