Nichtthermische Abscheidung von Schichten und Strukturen

Si/Ge-Nanosäulen, hergestellt mittels Glanzwinkeldeposition (GLAD) auf einem Si-Substrat

Im Mittelpunkt der Forschungsarbeiten steht die Aufklärung von Wachstumsprozessen sehr dünner Schichten und Nanostrukturen durch Anwendung von Depositionsverfahren, bei denen diese Prozesse fernab des thermodynamischen Gleichgewichts ablaufen. Auf diese Weise können anwendungs­relevante optische, elektro­ni­sche, mechanische oder magnetische Eigen­schaften dieser Schichten und Nanostrukturen signifikant modifiziert bzw. optimiert werden.

Drei unterschiedliche physikalische Synthese­routen werden für die Herstellung dünner Funktionsschichten und Nano­struk­­turen mit modifizierten bzw. optimierten Eigen­schaf­ten verfolgt:

  • Ionenstrahlunterstützte Abscheidung (IBAD) bzw. Ionenstrahlunterstützte Molekularstrahlepitaxie (IBA-MBE)
  • Gepulste Laserablationsdeposition (PLD)
  • Ionen- und Elektronenstrahlgestützte Glanzwinkeldeposition (GLAD) / Schrägwinkeldeposition (OAD)

Sowohl mit IBAD/IBA-MBE als auch mit PLD macht man sich insbesondere die positiven Effekte der im Abscheideprozess involvierten hyperthermischen Spezies auf das Schichtwachstum zunutze. GLAD/OAD wird hingegen als konstruktives Verfahren zur Synthese von Nanostrukturen bzw. hochporösen dünnen Schichten durch einen Wachstumsprozess mit definiert eingeschränkten Freiheitsgraden verfolgt, d.h. primär ist hier die zeitlich veränderbare Wahl der Abscheidegeometrie prägend für die erzielbaren Strukturen und deren Eigenschaften.

Die Erforschung der Wachstumsprozesse so erzeugter Schichten und Strukturen bei der Synthese unterschiedlichster Materialsysteme erfolgt unter Einsatz moderner in situ- und ex situ-Analytik. Dies dient sowohl der Erweiterung des Grundlagenverständnisses von Wachstumsprozessen unter energetischer Teilchenbestrahlung sowie des Einflusses der Abscheidegeometrie auf die Bildung von Strukturen als auch der Technologieoptimierung.