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Heteroepitaxie auf nanostrukturierten Substraten

Monokristalline Halbleiterschichten hoher kristalliner Qualität bilden die Grundlage moderner optoelektronischer Bauelemente. Da die für diese Anwendungen ideal geeigneten Verbindungshalbleitermaterialien Fehlpassungen zu dem in der Mikroelektronik standardmäßig eingesetzten und vergleichsweise kostengünstigen Siliziumsubstrat aufweisen, führt das heteroepitaktische Schichtwachstum dieser Verbindungshalbleiter auf planarem Silizium zu einer hohen Dichte von Defekten, was für Bauelemente ungeeignet ist. Eine Möglichkeit, die Entstehung von Defekten zu unterbinden, stellt das Wachstum auf nanostrukturierten Substraten dar, da die fehlpassungsbedingten Gitterspannungen zusätzlich in den lateralen Richtungen relaxieren können und/oder die Ausbreitung von Defekten in der Schicht aufgrund der Topografie des Substrates gestoppt wird.

Ein Schwerpunkt unserer aktuellen Forschung auf diesem Gebiet liegt auf experimentellen und theoretischen Untersuchungen mit dem Ziel, die Stabilität und die Entstehung von Fehlpassungsversetzungen in nanoskaligen GaAs/InAs-Heterostrukturen grundlegend zu verstehen. Die Abbildung zeigt die mit Molekularstatik berechnete, atomar aufgelöste Gitterverzerrung eines axialen GaAs/InAs-Nanostabes ohne und mit Fehlpassungsversetzung an der GaAs/InAs-Grenzfläche.

Link zum DFG-Projekt (Sachbeihilfe) "Stabilität von Fehlpassungsversetzungen in axial-heteroepitaktischen Nanostabstrukturen"

Die Universität der Informationsgesellschaft