Ionengestützte Synthese und Modifikation von Halbleiterstrukturen

Die Ionentechnologie bietet große Flexibilität und Kompatibilität mit der CMOS Technologie der Mikroelektronik. Aufgrund des unvermeidbaren Implantationsschadens ist die Qualität der entstehenden Schichten jedoch schlechter als bei epitaktischen Depositionsverfahren (MBE oder CVD). Das IIM ist führend bei der Entwicklung geeigneter Kurzzeit-Tempermethoden (Laser und Blitzlampe), die die Ausheilung des Implantationsschadens bewirken und somit eine exzellente Materialqualität ermöglichen. Ein in diesem Zusammenhang strategisch wichtiges Materialsystem ist die Gruppe-IV Legierung SiGeSn. Die Beimischung von Sn zu Ge bewirkt eine Verkleinerung der Energielücke, sodass ein direkter Halbeiter entsteht. Damit wird die Integration effizienterer opto­elektronischer Bau­elemen­te auf dem Chip möglich. Für viele Halbleiterbauelemente ist die selektive und hohe n- oder p-Dotierung entscheidend, die oft nur durch Ionenimplantation erreicht werden kann (hyperdoping). Zukünftig werden wir uns nicht nur auf reine Materialentwicklung und -charakteri­sie­rung beschränken, sondern komplette state of the art / high performance Bauelemente mit speziellen Funktionali­täten realisieren. In unserem Reinraum sowie den Nanofabrikationsanlagen präparieren wir Si(GeSn) Nanodrähte und darauf Nanodraht-Feldeffekttransistoren (FETs). In einer ambipolaren, rekon­figu­rier­baren Aus­füh­rung werden neuromorphe Schaltkreise realisiert. Aufgrund des großen Ober­flä­chen/Volumen-Verhältnisses bieten sich Nanodrähte auch für chemische oder Biosensoren an. Zur Anwendung dieser Technologie im biomedizinischen Bereich wurde kürzlich eine gemeinsame Forschungsgruppe mit dem Institut für Radiopharmazeutische Krebsforschung etabliert. Die Blitzlampentechnologie wird im Helmholtz Innovation Lab „Blitzlab“ in Hinblick auf Anwendungen weiterentwickelt. Die beschriebenen technologischen Verfahren finden auch Anwendungen in anderen Materialklassen, z.B. in magnetischen Materialien oder Oxiden.

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