Einfluss von strukturellen Veränderungen auf dielektrischen Eigenschaften von epitaktischen Seltenen-Erden-Oxiden auf Silizium

• Antragsteller: Professor Dr. H. Jörg Osten
• Fachliche Zuordnung: Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik
• Förderung: Förderung von 2011 bis 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 187475991

In jüngster Zeit wurden auf dem Gebiet der Silizium-Nanoelektronik erste viel versprechende Erfolge mit verschiedenen gitterangepasst epitaktisch gewachsenen Isolator/Silizium Heterostrukturen erzielt. Ebenfalls wurden erste erfolgreiche Versuche zur Nutzung von kristallinen Seltenen-Erden-Oxide als Gate-Dielektrikum vorgestellt. In beiden Fällen zeigte es sich, dass dünne kristalline Schichten auf Si- Substraten zum Teil deutlich höhere Dielektrizitätszahlen aufweisen als für Volumenkristalle bekannt ist. Hinzukommt eine beobachtete Abhängigkeit der KWerte von der kristallografischen Orientierung des Substrates. Die Ursachen für diese Phänomene sind bisher nicht bekannt. Vermutet wird ein Einfluss struktureller Veränderungen auf dielektrische Eigenschaften bzw. eine Erhöhung der Polarisierbarkeit aufgrund von Symmetrieerniedrigung in Folge der Gitterdeformation oder durch strukturelle Phasentransformationen. Das Ziel der beantragten Forschungsarbeiten besteht in der Gewinnung eines vertieften Verständnisses des Zusammenhangs von Struktur und dielektrischen Eigenschaften von kristallinen Seltenen-Erden-Oxiden. Als Modellsysteme dienen dabei die Sesquioxide Gadoliniumoxid und Neodymoxid sowie Mischungen daraus. Ein vertieftes Verständnis der Effekte kann die Möglichkeit eröffnen, dielektrische Eigenschaften in zukünftigen nanoelektronischen Bauelementen gezielt einzustellen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen