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Gruppe IV Heteroepitaxie

Die Forschungsgruppe "Gruppe-IV-Heteroepitaxie" beschäftigt sich mit dem epitaktischen Wachstum von in Silizium-Technologie integrierbaren Nanostrukturen aus Materialien der IV Hauptgruppe (Kohlenstoff, Silizium, Germanium und Zinn).

Wachstumsprinzip

Abbildung: Schematische Darstellung des Ablaufs einer MBE

Bei tiefen Abscheidetemperaturen lassen sich die Heterostrukturen zusätzlich mit den Elementen der III. und V. Hauptgruppe gezielt dotieren. Diese Schichtsysteme bilden die Grundlage für die gesamte Bauelementherstellung am Institut, was sowohl photonische als auch spintronische bzw. quantenelektronische Bauelemente und integrierte Schaltungen beinhaltet.
Am Institut wird dazu das Verfahren der Molekularstrahlepitaxie (MBE) eingesetzt, da es gegenüber anderen Abscheideverfahren, wie z.B. der chemischen Abscheidung aus der Dampfphase, den großen Vorteil besitzt, dass alle Wachstumsparameter von einander unabhängig sind. So hängt besonders die Wachstumsgeschwindigkeit nicht von dem wichtigen Parameter Substrattemperatur ab.

MBE-Anlage

Abbildung: 200mm SiGe MBE System

Das Verfahren der MBE bietet weiterhin die Möglichkeit der Abscheidung von Schichten bei relativ geringen Wachstumstemperaturen. Dies führt zum einem zu einer starken Reduzierung der durch Volumendiffusion hervorgerufenen Einflüsse von Dotier- bzw. Legierungsatomen und zum anderen lassen sich ultrametastabile Heterostrukturen herstellen.
Die Molekularstrahlepitaxie eröffnet somit für die Universitäre Forschung einen großen Parameterraum für die Entwicklung und Umsetzung neuartiger Bauelementkonzepte mit vertikalen Dimensionen im Bereich zwischen der atomaren Auflösung und einigen Mikrometern.

Abbildung: 360 Darstellung der MBE Anlagen