Quantitative analytische Spektroskopie von hochreinen Germanium-Kristallen

• Antragsteller: Professor Dr. Heinz-Wilhelm Hübers
• Fachliche Zuordnung: Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 509105207

Hochreine und gezielt niedrig dotierte und kodotierte Halbleiterkristalle sind von großem Interesse für die Materialforschung. Dazu gehören Techniken zur Herstellung solcher Kristalle sowie zu ihrer Charakterisierung. Solche hochwertigen Kristalle sind sowohl für die Grundlagenforschung als auch für die angewandte Forschung und Entwicklung wichtig. Undotiertes Germanium (Ge) wird weithin als optische Fenster, Filter sowie als Detektoren für ionisierende Strahlung, insbesondere Röntgen- und Gammastrahlen, verwendet. Niedrig dotierte Ge-Kristalle sind ein hervorragendes natürliches Analogon eines Einzelelektronen- Mediums, in dem viele physikalische Modelle, die sich mit einem Einzelelektronen-Ansatz befassen, experimentell verifiziert werden können. Niedrig dotiertes Ge oder Ge mit Restdotierung bietet eine einzigartige Möglichkeit, das theoretische Einzelelektronenmodell, das ein wichtiger Ansatz für die theoretische Modellierung von Energiespektren von Dotierungsatomen in Halbleitern ist, experimentell zu verifizieren. Das Projekt ist eine gemeinsame Aktivität der Forschungsgruppen des Leibniz-Instituts für Kristallzüchtung (IKZ) und der Humboldt-Universität zu Berlin (HUB). Beide Teams schließen sich zusammen, um ihr komplementäres Know-how optimal zu nutzen. Der Fokus des IKZ-Antrags liegt auf der Herstellung qualitativ hochwertiger Ge-Kristalle in Bezug auf das Ge-Wirtsgitter, Dotierung und Isotopenzusammensetzung. Das HUB-Team konzentriert sich auf die spektroskopische Charakterisierung der Ge-Kristalle (z. B. optische Konstanten, Art und Konzentration der Dotierung). Ziel des HUB-Teils dieses Kooperationsprojekts ist die Etablierung hochempfindlicher analytischer Spektroskopiemethoden zur Charakterisierung von hochreinem, niedrig dotiertem und undotiertem monokristallinem Ge. Das Projekt wird hochreine Kristalle mit variablem Isotopengehalt liefern. Diese Kristalle werden präzise analysiert, indem ihre Energiespektren bei sehr niedrigen Konzentrationen elektrisch aktiver Verunreinigungen und Dotierung gemessen werden. Darüber hinaus wird es Einblicke in die Wechselwirkungen von Verunreinigungen mit dem Wirtsgitter, lokale Phononen-Moden, Kristalldefekte und den Einfluss des Isotopengehalts geben.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen