CVD-Anlage zur Herstellung von halbleitenden 2D-Materialien auf Waferskala

• Fachliche Zuordnung: Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung in 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 566899835

Beschafft werden soll eine CVD-Anlage mit optischem in-situ Zugang für das Wachstum von 2-dimensionalen Übergangsmetall-Dichalkogeniden, Zinn-Disulfid und Gallium-Monochalkogeniden auf bis zu 4“ Substraten. Eine spezielle Gerätekonfiguration erlaubt die Zufuhr von Präkursoren über getrennte Gasflüsse und ermöglicht eine große Variabilität der Prozesse bei gleichzeitig genauer Prozesskontrolle und hoher Homogenität über das Substrat. Durch ein Doppelkammersystem mit einer Vakuum-Transferkammer wird die Herstellung von 2D-Heterostrukturen mit präzisen Grenzflächen und reduzierter Kontamination zugänglich. Mittels eines optischen in-situ Zugangs sollen Raman-Signale erfasst und damit das Schichtwachstum und die Entstehung von Verspannungen studiert werden. Photolumineszenz-Messungen vor und nach Exposition an Umgebungsbedingungen ermöglichen die Untersuchung des Einflusses von Adsorbaten auf die optischen Material-Eigenschaften. Im Zentrum der geplanten Untersuchungen stehen 2D-Halbleiter, insbesondere die Übergangsmetall-Dichalkogenide MoS2 und WS2, die entsprechenden Selenide (WSe2, MoSe2), SnS2, sowie die Metall-Monochalkogenide Ga(S,Se) für potenzielle Anwendungen in der Optoelektronik (LEDs, Photodetektoren) und Elektronik (Feldeffekt-Transistoren). Wesentliche Augenmerke der geplanten Forschungsaktivitäten liegen in der Aufklärung und Kontrolle der Defektbildung (z.B. durch Vergleich Kohlenstoff-haltiger und Kohlenstoff-freier Ansätze), in der Entwicklung von Niedertemperatur-Wachstumsprozessen zur Integration dieser 2D-Halbleiter in existierende Materialplattformen, sowie der Erforschung von 2D-Heterostrukturen und von ternären Ga(S,Se) Materialien, jeweils mit Blick auf die Homogenität auf Waferskala (bis 4“).

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: CVD-Anlage zur Herstellung von halbleitenden 2D-Materialien auf Waferskala
• Gerätegruppe: 0920 Atom- und Molekularstrahl-Apparaturen
• Antragstellende Institution: Universität Duisburg-Essen
• Leiter: Professor Dr. Gerd Bacher