Verlag des Forschungszentrums Jülich
JUEL-3429
Hartmann, Arno
Wachstum von Halbleiter-Nanostrukturen auf strukturierten Substraten
206 S., 1997
Die vorliegende Arbeit befaßt sich mit dem selbstorganisierten Wachstum von
Halbleiternanostrukturen auf vorstrukturierten Substraten. Hierfür werden
V- bzw. U-förmige Gräben in ein Substrat geätzt und anschließend epitaktisch
mit einer Quantentopfschichtfolge bewachsen. Unterschiedliches Wachstumsverhalten
von Quantentopf- und Barrierenmaterial führen hierbei zur Ausprägung von Quantendrähten und -punkten
entlang der Ecken zwischen den verschiedenen Facetten in den Gräben. Hierbei
wurden sowohl verschiedene Materialsysteme als auch unterschiedliche
Depositionsverfahren untersucht. Im Einzelnen wurden im Materialsystem
Si/SiGe mittels Niederdruck-Gasphasenepitaxie (LP-VPE) und Molekularstrahlepitaxie
(MBE) Proben hergestellt. Im Materialsystem GaAs/AlGaAs/InGaAs kam die
metallorganische Niederdruck-Gasphasenepitaxie (LP-MOVPE) sowohl mit den
Standardquellen TMGa, TMAl als auch mit den alternativen Quellen DMEAAl und
TEGa sowie ebenfalls die MBE zum Einsatz. Der Vergleich der unterschiedlichen
Wachstumsverläufe ermöglichte das Aufstellen verschiedener Wachstumsmodelle,
die die charakteristischen Besonderheiten der einzelnen Depositionsverfahren
beim Wachstum auf strukturierten Substraten beschreiben. Weiterhin wurde beim
MOVPE- und MBE-Wachstum unter speziellen Bedingungen die spontane Entmischung
von AlGaAs in ein Übergitter Ga-reicher und Al-reicher Schichten beobachtet.
Diese Erscheinung konnte im Rahmen eines Oberflächendiffusionsmodells erklärt
werden, das zu einer Monte-Carlo Simulation führte, die Rückschlüsse auf Details
der Adatomdiffusion ermöglichte. Schließlich wurden, im Hinblick auf die
theoretisch vorhergesagten interessanten Eigenschaften eindimensionaler
Leiter für spätere elektrische Bauelemente, erste elektrische Transportmessungen
an selbstorganisiert gewachsenen Quantendrahtstrukturen durchgeführt. Zur
Untersuchung der Proben wurden in erster Linie Transmissionselektronenmikroskopie,
Photo- und Kathodolumineszenzspekroskopie, Rasterkraftmikroskopie sowie
Tieftemperatur-Magnetotransportmessungen genutzt.
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