III-V Halbleiter Nanodrähte: Korrelation von lokaler elektronischer Struktur, Leitfähigkeit und Ladungsträger Lebensdauer

• Antragsteller: Professor Dr. Mario Dähne, seit 5/2021; Privatdozent Dr. Philipp Georg Ebert
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 390247238

Halbleiter Nanodrähte sind vielversprechende Bausteine für neuartige elektronische und optoelektronische Bauelemente. Sie weisen geometrische und elektronische Eigenschaften sowie unterschiedliche kristallographische Polyytyp-Strukturen auf, die für viele potentielle Anwendungen von der Solarzelle bis hin zur Nanoelektronik maßgeschneidert werden können. Wesentliche fundamentale Eigenschaften von Nanodrähten sind jedoch noch nicht ausreichend bekannt. Davon sind insbesondere zwei für Anwendungen relevant: Erstens, die Nanodrahtgeometrie führt zu einem sehr hohen Oberflächen-zu-Volumen-Verhältnis. Dementsprechend spielen Oberflächeneffekte, wie beispielsweise das Fermi-Level-Pinning, eine große Rolle für die resultierenden Eigenschaften von Nanodrähten und der daraus hergestellten Bauelemente. Zweitens, Nanodrähte weisen neben bewusst eingewachsenen Hetero-Grenzflächen häufig unterschiedliche Polytyp-Strukturen, Zwillingsgrenzen und Stapelfehler auf. Diese beeinflussen die elektronischen Eigenschaften, erzeugen Band-Verschiebungen und bestimmten dadurch die Leitfähigkeit und die Ladungsträgerlebensdauer. Das Ziel diese Projektes somit die Untersuchung der elektronischen Eigenschaften der Seitenfacetten, der Defekte und der Grenzflächen mit atomarer Auflösung und deren Korrelation mit der Leitfähigkeit und der Ladungsträgerlebensdauer.Im Speziellen sind die Untersuchungen folgender Aspekte geplant: (i) Eine mögliches Fermi-Level-Pinning, dessen energetische Position und physikalische Ursache an Seitenfacetten von Nanodrähten mit unterschiedlicher ternärer III-V-Komposition sowie Polytyp-Strukturen, (ii) Grenzflächenzustände, Bandverschiebungen sowie Bandanpassungen in der Nähe von Heterogrenzflächen, (iIi) elektronische Eigenschaften planarer Defekte und (iv) die Wechselwirkung von Oberflächen-Fermi-Level-Pinning mit internen Grenzflächen und Defekten. In einem zweiten Schritt sollen diese Eigenschaften mit der Leitfähigkeit und der Ladungsträgerlebensdauer korreliert werden. Das zentrale Ziel ist dabei die Aufklärung, wie ein extrinsisches Oberflächen-Pinning, Grenzflächen und planare Defekte sowie gezielt eingebaute Punktdefekte die Leitfähigkeit und Ladungsträgerlebensdauern in Nanodrähten beeinflussen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Frankreich
• Kooperationspartner: Professor Dr. Bruno Grandidier; Dr. Sébastien Plissard
• Ehemaliger Antragsteller: Professor Dr. Holger Eisele, bis 5/2021