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Porträt Dr. Bischoff, Lothar; FWIZ-N

Dr. Lothar Bischoff
Ion Induced Nanostructures
l.bischoffAthzdr.de
Phone: +49 351 260 - 2866, 2963
Fax: +49 351 260 - 12866

Ionenstrahlsynthese von Nanostukturen

Die lokale Implantation mit fokusierten Ionenstrahlen (FIB) mit nachfolgender Temperung wird untersucht, um Nanodrähte mit charakteristischen Abmessungen kleiner 100 nm zu synthetisieren. Silizid-Nanodrähte sind aufgrund ihres geringen spezifischen Widerstandes von Interesse für Leitbahnen in zukünftigen integrierten Schaltkreisen und für neue CMOS-kompatible Nanodraht-Bauelemente. So wird z.B. die Kobalt-FIB-Implantation eingesetzt, um die CoSi2-Nanodraht-Synthese in Silizium zu studieren. Zwei verschiedene Verfahren zur Herstellung der Nanodrähte werden dabei in Betracht gezogen: (a) die konventionelle Ionenstrahlsynthese durch 60 keV Co++ FIB Implantation bei erhöhter Probentemperatur in Si entlang der <110>-Kristallrichtung mit nachfolgender Temperung und (b) das selbst-gerichtete und Defekt-induzierte Wachstum von CoSi2-Nanodrähten in Si (mit einer übersättigten Festkörperlösung von Kobalt) durch FIB-Implantation bei Raumtemperatur und nachfolgende Temperung. Die mit den beiden Methoden hergestellten CoSi2-Nanodrähte haben Durchmesser im Bereich 20-100 nm und sind mehrere µm lang. Die Wachstumsstabilität langer Nanodrähte in Si hängt dabei empfindlich von der Genauigkeit der Ausrichtung der FIB-Implantationsspur relativ zur bevorzugten Wachstums-richtung in <110>-Kristallrichtung ab. Geringe Winkelabweichungen der FIB-Implantationsspur führen zum Zerfall des CoSi2 Nanodrahtes in längere und große Winkelabweichungen in kürzere Drahtfragmente (Nanopartikel). Die experimentellen Beobachtungen des Drahtwachstums, der Drahtstabilität und des Drahtzerfalls stimmen quantitativ sehr gut mit Ergebnissen von KLMC Simulationen überein, die in der Theoriegruppe unseres Institutes durchgeführt werden.

CoSi2 Nanodrähte in (111)Si
CoSi2 Nanodrähte in (111)Si: Nanodraht-Synthese in Abhängigkeit von der implantierten Co++ Fluenz,
(a) FIB-Spur entlag der <110>-Kristallrichtung;
(b) Winkel zwischen FIB-Spur und <110>-Richtung 15° (Co++-Fluenz in beiden Fällen 1x1017 cm-2);
(c) Ergebnisse der KLMC Simulationen des CoSi2 Nanodrahtwachstums und –zerfalls in Abhängigkeit von der Ausrichtung des Nanodrahtes im Si-Kristall.

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