III-V Halbleiter Nanodrähte: Korrelation von lokaler elektronischer Struktur, Leitfähigkeit und Ladungsträger Lebensdauer
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Halbleiter-Nanodrähte sind vielversprechende Bausteine für neuartige elektronische und optoelektronische Geräte. Sie weisen atomare und elektronische Eigenschaften sowie verschiedene kristallographische Polytypenstrukturen auf, die für viele potenzielle Anwendungen von Solarzellen bis hin zur Nanoelektronik maßgeschneidert werden können. Allerdings sind grundlegende Eigenschaften von Nanodrähten noch nicht ausreichend bekannt. Zwei davon sind für Anwendungen besonders relevant: Erstens führt die Nanodrahtgeometrie zu einem sehr hohen Oberfläche-zu-Volumen-Verhältnis. Dementsprechend spielen Oberflächeneffekte wie Fermi-Level-Pinning eine große Rolle für die resultierenden Eigenschaften von Nanodrähten und den daraus hergestellten Geräten. Zweitens weisen Nanodrähte neben absichtlich gewachsenen Heterogrenzflächen häufig unterschiedliche Polytypenstrukturen, Zwillingsgrenzen und Stapelfehler auf. Diese beeinflussen die elektronischen Eigenschaften, erzeugen Bandverschiebungen und bestimmen dadurch die Leitfähigkeit und die Ladungsträgerlebensdauer. Ziel dieses Projekts ist es, die elektronischen Eigenschaften der Seitenfacetten, Defekte und Grenzflächen mit atomarer Auflösung und deren Korrelation mit Leitfähigkeit und Ladungsträgerlebensdauer zu untersuchen. Die Ergebnisse des Projekts sind: (i) Zusammenspiel von Punktdefektreaktionen und atomarer Rauheit von III–V- Nanodrahtseitenwänden, (ii) Modulation der chemischen Zusammensetzung und Transformation von Typ I zu Typ II Bandoffsets durch Zwillingsbildung in InAsSb-Nanodrähten (iii) Entdeckung einer neuartigen chemischen Nahordnung in einer zweidimensionalen einzelnen Wurtzit-Monoschicht namens Iuliacumit, (iv) Direkte Messung von Bandoffsets auf selektiv gewachsenen In0,53Ga0,47As/InP-Heteroverbindungen mit Rastertunnelmikroskopie mit mehreren Sonden und (v) Untersuchung der Defektbildung sowie morphologischer und elektronischer Veränderungen durch Wasserstoffreinigung.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Composition modulation by twinning in InAsSb nanowires. Nanotechnology, 30(32), 324005.
Schnedler, M.; Xu, T.; Portz, V.; Nys, J.-P.; Plissard, S. R.; Berthe, M.; Eisele, H.; Dunin-Borkowski, R. E.; Ebert, P. & Grandidier, B.
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Importance of point defect reactions for the atomic-scale roughness of III–V nanowire sidewalls. Nanotechnology, 30(32), 324002.
Díaz, Álvarez Adrian; Peric, Nemanja; Franchina, Vergel Nathali Alexandra; Nys, Jean-Philippe; Berthe, Maxime; Patriarche, Gilles; Harmand, Jean-Christophe; Caroff, Philippe; Plissard, Sébastien; Ebert, Philipp; Xu, Tao & Grandidier, Bruno
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Iuliacumite: A Novel Chemical Short-Range Order in a Two-Dimensional Wurtzite Single Monolayer InAs1–xSbx Shell on InAs Nanowires. Nano Letters, 19(12), 8801-8805.
Schnedler, M.; Xu, T.; Lefebvre, I.; Nys, J.-P.; Plissard, S. R.; Berthe, M.; Eisele, H.; Dunin-Borkowski, R. E.; Ebert, Ph. & Grandidier, B.
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Interplay of intrinsic and extrinsic states in pinning and passivation of m-plane facets of GaN n-p-n junctions. Journal of Applied Physics, 128(18).
Freter, L.; Wang, Y.; Schnedler, M.; Carlin, J.-F.; Butté, R.; Grandjean, N.; Eisele, H.; Dunin-Borkowski, R. E. & Ebert, Ph.
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Atomically resolved study of initial stages of hydrogen etching and adsorption on GaAs(110). Physical Review Materials, 6(12).
Rosenzweig, D. S.; Hansemann, M. N. L.; Schnedler, M.; Ebert, Ph. & Eisele, H.
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Direct measurement of band offsets on selective area grown In0.53Ga0.47As/InP heterojunction with multiple probe scanning tunneling microscopy. Applied Physics Letters, 121(19).
Peric, Nemanja; Durand, Corentin; Berthe, Maxime; Lu, Yan; N.'Konou, Kekeli; Coratger, Roland; Lefebvre, Isabelle; Ebert, Philipp; Biadala, Louis; Desplanque, Ludovic; Wallart, Xavier & Grandidier, B.
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Surface states and Fermi-level pinning on non-polar binary and ternary (Al,Ga)N surfaces. Schriften des Forschungszentrums Jülich, Reihe Information Band 84 (2022). Dissertation RWTH Aachen University 2022, ISBN 978-3-95806-644-1
Lars Freter
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Morphologic and electronic changes induced by thermally supported hydrogen cleaning of GaAs(110) facets. Journal of Vacuum Science & Technology B, 41(4).
Rosenzweig, D. S.; Schnedler, M.; Dunin-Borkowski, R. E.; Ebert, Ph. & Eisele, H.
