Dotierung und Defekte in Halbleitermaterialien

BIFETIonenimplantations- und nachfolgende Temperverfahren werden in grundlagen- und anwendungsorientierten Arbeiten verwendet, um elektrische, optische und magnetische Eigenschaften von Halbleitermaterialien gezielt zu beeinflussen. Im Mittelpunkt des Interesses steht der Zusammenhang zwischen der veränderten atomaren Struktur, wie z. B. der Bildung von Clustern aus dotierenden Fremdatomen und Punktdefekten, und den veränderten Materialeigenschaften sowie daraus resultierende technologierelevante Probleme. Da viele der relevanten Prozesse sehr kurz sind und/ oder in sehr kleinen Gebieten ablaufen, sind sie dem Experiment oft schwer zugänglich. Deshalb werden in enger Wechselwirkung mit den experimentellen Aktivitäten atomistische Computersimulationen durchgeführt. Sie haben das generelle Ziel, ionenstrahl- und defektinduzierte Prozesse auf atomarer Ebene besser zu verstehen.


Schwerpunkte:

  • Dotierung und Defekterzeugung bzw. -ausheilung in Si, Ge, SiC, Diamant, und ZnO
  • Herstellung und Optimierung Si-basierter Lichtmitter (in Zusammenarbeit mit dem Forschungsthema "Materialien für die Optoelektronik")
  • Magnetische Dotierung von Halbleitermaterialien (in Zusammenarbeit mit dem Forschungsthema "Nanoskaliger Magnetismus"

Eine Schlüsselrolle bei Experimenten zur elektrischen und magnetischen Dotierung, Defektausheilung, zur Verbesserung heteroepitaktischer Prozesse usw. spielt die unikale Möglichkeit der Blitzlampen-Temperung im Zeitbereich 0.5-20 ms.

Die ebenso unikale Apparatur für die simultane Zweistrahlimplantation wird für die Exploration neuer ionenstrahlinduzierter Effekte genutzt.


Si basierte Lichtemission

Rare earth (RE) elements are already successfully used in a couple of optic and optoelectronic applications like lasers, phosphors and plasma displays. They feature narrow emission lines in the ultra-violet, the visible and infrared spectral region which originate from 4f inner shell transitions.

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Blitzlampen-Tempe­rung

Die Blitzlampentemperung macht es möglich, Festkörperoberflächen innerhalb von einigen Hundert Mikrosekunden bis zu wenigen Millisekunden mit einem einzigen Lichtblitz zielgerichtet aufzuheizen, wobei die erreichbare Schichttemperatur in Abhängigkeit von der Intensität des Lichtblitzes und den optischen Eigenschaften des Materials mehr als 2000 °C betragen kann. Mit der Blitz­lampen­temper­anlage wurde im FZD im Rahmen eines EU-Projektes ein unikales Verfahren für die gezielte thermische Modifizierung von Oberflächenschichten ohne oder mit reduzierter thermischer Belastung des gesamten Festkörpers entwickelt und nutzbar gemacht.

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Posi­tronen­-Annihilations-Spektroskopie (PAS)

Nutzung der Positronen-Annihilations-Spektroskopie (PAS) zur Untersuchung von leerstellenartigen Defekten in Festkörpern und deren Oberflächen

Forschungsschwerpunkte:
  • Halbleiter und Metalle: Untersuchung leerstellenartiger Defekte infolge von Ionenimplantation, Untersuchung von Ausscheidungen

  • Stahl: Schädigung von Reaktorstählen durch Neutronen, Untersuchung von Ausscheidungen

  • dünne Filme auf unterschiedlichen Substraten

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Foto: Crystal-TRIM

Crystal-TRIM

The program Crystal-TRIM simulates ion implantation into single-crystalline silicon, germanium and diamond with up to 10 amorphous o­verlayers of arbitrary composition (with up to 3 componen­ts). Not only atomic ions but also molecular ions (with up to 3 componen­ts) may be considered.
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Foto: TRIDYN

TRIDYN_HZDR

The program TRIDYN_HZDR simulates the dynamic change of thickness and/or composition of multicomponent targets during high-dose ion implantation or ion-beam-assisted deposition. The target and the grown layers are assumed to be amorphous. Up to 5 different atomic species, including those of the beam, may be considered.

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Kontakt

Prof. Dr. Andreas Kolitsch
Leiter
a.kolitschAthzdr.de