Nanostrukturforschung und Elektronenmikroskopie

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Mikrostruktur von epitaktischen Halbleiterdünnschichten

"III-V"-Halbleitermaterialien sind vielseitig in der Anwendung, z. B. als optoelektronische Vorrichtungen, Feldeffekttransistoren mit hoher Mobilität und in der Sensortechnologie. Die Leistungsfähigkeit von Arbeitsgeräten basirend auf III-Nitrid-Halbleitern kann durch die Mikrostruktur der dünnen Schichten und durch die Anordnung von Atomen an den Grenzflächen sowie durch die Kristallpolarität von Nanostrukturen und Heterostrukturen beeinflusst werden. Für industrielle Anwendungen werden die Materialien üblicherweise als epitaktische Dünnfilme auf einem geeigneten Substrat hergestellt. Aufgrund der Gitterfehlanpassung werden jedoch während des Materialwachstums in den dünnen Filmen verschiedene Defekte gebildet.

Die Forschungsaktivitäten zielen auf die Untersuchung von strukturellen Defekten in "III-V" halbleitenden dünnen Filmen ab, die durch Ionenstrahl-unterstützte MBE (in Zusammenarbeit mit dem FuE-Schwerpunkt Nichtthermische Schichtdeposition und Nanostrukturen) gezüchtet werden. Untersucht weden diese dünnen Schichten mittels modernster Transmissionselektronenmikroskopie in Kombination mit theoretischer Bildsimulation. Die lokale Struktur an den Grenzflächen wird dabei mit einer speziell entwickelten Bildgebungstechnik zur direkten Abbildung von Lichtelementen untersucht.

Ausgewählte Publikationen

  • B. Rauschenbach, A. Lotnyk, L. Neumann, D. Poppitz, J.W. Gerlach
    Ion beam assisted deposition of thin epitaxial GaN films
    Materials 10 (2017) 690-702
    doi:10.3390/ma10070690

  • D. Poppitz, A. Lotnyk, J.W. Gerlach, J. Lenzner, M. Grundmann, B. Rauschenbach
    An aberration-corrected STEM study of structural defects in epitaxial GaN thin films grown by ion beam assisted MBE
    Micron 73 (2015) 1-8
    https://doi.org/10.1016/j.micron.2015.03.006

  • D. Poppitz, A. Lotnyk, J.W. Gerlach, B. Rauschenbach
    Microstructure of porous gallium nitride nanowall networks
    Acta Materialia 65 (2014) 98-105
    https://doi.org/10.1016/j.actamat.2013.11.041

  • A. Lotnyk, D. Poppitz, J.W. Gerlach, B. Rauschenbach
    Direct imaging of light elements by annular dark-field aberration-corrected scanning transmission electron microscopy
    Appl. Phys. Lett. 104 (2014) 071908
    https://doi.org/10.1063/1.4866185