Titelaufnahme

Titel
Oberflächendotierung von Si-Nanodrähten durch selektive Modifikation von Oberflächenzuständen / von Florian Schmid
VerfasserSchmid, Florian
Begutachter / BegutachterinLugstein, Alois ; Eisenmenger-Sittner, Christoph
Erschienen2015
UmfangV, 88 Bl. : Ill., graph. Darst.
HochschulschriftWien, Techn. Univ., Dipl.-Arb., 2015
Anmerkung
Zsfassung in engl. Sprache
SpracheDeutsch
DokumenttypDiplomarbeit
Schlagwörter (DE)VLS-Prozess / LPCVD / Modifikation von Oberflächenzuständen / Silizium Nanodrähte / elektrische Charakterisierung / E-Beam - Lithografie / Nanodraht-Diode
Schlagwörter (EN)VLS-process / LPCVD / modification of surface-potential / Si-nanowire / electrical characterization / E-Beam - lithography / nanowire diode
URNurn:nbn:at:at-ubtuw:1-81375 Persistent Identifier (URN)
Zugriffsbeschränkung
 Das Werk ist frei verfügbar
Dateien
Oberflächendotierung von Si-Nanodrähten durch selektive Modifikation von Oberflächenzuständen [3.18 mb]
Links
Nachweis
Klassifikation
Zusammenfassung (Deutsch)

In den letzten 50 Jahren wurden im Bereich der Halbleiterentwicklung große Anstrengungen unternommen, um sowohl die Miniaturisierung und Leistungsfähigkeit weiter voranzutreiben, als auch den Stromverbrauch und die Herstellungskosten zu senken. Bislang folgte die Entwicklung weitestgehend dem sogenannten Moor-schen Gesetz, welches besagt, dass sich die Komplexität integrierter Schaltkreise regelmäßig verdoppelt . Um mit dieser Gesetzmäßigkeit Schritt zu halten, ist es notwendig, ständig neue Materialien und Fertigungstechniken einzuführen. Niedrigdimensionale Bauteilemit 2D Graphenschichten oder quasieindimensionale Nanodrähte als Basismaterialien nehmen in der Forschung einen zunehmend höheren Stellenwert ein. Verfahren zur Modifikation der Leitungseigenschaften durch gezielte Veränderung der Mobilität und Ladungsträgerkonzentration dieser Bauteile an die jeweiligen Anforderungen spielen dabei für die Anwendung eine wichtige Rolle. Diese Diplomarbeit behandelt die Herstellung, Untersuchung und elektrische Charakterisierung von Si-Nanodrähten, deren Oberflächenpotential durch selektives Aufbringen adsorbierter Atome und Moleküle variiert wird. Es wird dabei der Einfluss des Verfahrens der Oberflächendotierung auf die Leitfähigkeit der Si-Nanodrähte untersucht. Nach einer kurzen Einleitung folgt ein Abschnitt, welcher die theoretischen Grundlagen behandelt. Beschrieben wird das in dieser Arbeit verwendete Vapor-Liquid-Solid (VLS) Verfahren für die Herstellung der Nanodrähte mittels Low-Pressure-Chemical-Vapor-Deposition (LP-CVD). Ein weiteres Kapitel befasst sich mit der Herstellung eines Bauteils, das die Effekte der Oberflächendotierung ausnützt, um ein Gleichrichtungsfunktion eines durch das Bauteil geführten Stroms zu erreichen. Den Abschluss dieses Teils bildet die Charakterisierung der unterschiedlich behandelten Si-Nanodrähte. Der experimentelle Teil behandelt die Präparation der Substrate für das Wachstum, das Aufbringen der Katalysatoren, diverse Zwischenbehandlungsschritte und die Herstellung der Si-Nanodrahtproben. Anschließend werden die elektrische Kontaktierung der Nanodrähte mittels Elektronenstrahl-lithographie und das Aufbringen von Ätzfenstern zur selektiven Oberflächenbehandlung besprochen. Ein weiterer Punkt ist die elektrische Vermessung und Charakterisierung der Nanostrukturen und deren Oberflächenzustände, der Vergleich mit einem simulierten Bauteil und die Analyse des elektrischen Verhaltens des Nanodrahts. Nach einer kurzen Zusammenfassung wird noch ein Ausblick auf weitere mit diesem Themenbereich verknüpfte Forschungsfelder gegeben.

Zusammenfassung (Englisch)

Over the past 50 years, great efforts have been undertaken in the field of semiconductor development in order to advance both the miniaturization and performance, as well as to reduce power consumption and manufacturing costs. So far, the development followed largely the so-called Moore's Law, which states that the complexity of integrated circuits doubles regularly1. In order to satisfy this development, it is necessary to constantly introduce new materials and manufacturing techniques. Low-dimensional building blocks such as 2D graphene layers or quasi onedimensional nanowires take an increasingly higher profile in research maintain. A method of modifying conduction properties to adapt the mobility and charge carriers concentration of such building blocks to the respective requirements play an important role. This thesis (diploma) treats the production, investigation and electrical characterization of Si-nanowires, which surface-potential is modified by selective deposition of several atoms and molecules. It is investigated on the conductivity of the silicon nanowires, the influence of the method of surface transfer doping. After a short introduction a section follows, which treats the theoretical bases. In this work used Vapor-Liquid-Solid (VLS) procedure for nanowire-growth is described by means of Low Pressure Chemical vapor deposition (LP-CVD). A further chapter is concerned with the production of a device, which takes advantage of the effects of surface doping to achieve a rectification function of an electrical current running through this device. The description of the electrical characterization forms by means of electrical characterization of differently treated nanowires. The experimental part treats the preceding preparation of the sample carriers for the growth-procedure, the different kinds of deposition of catalysts, various intermediate treatment steps and the production of the Si-nanowire-diode. Subsequently, the preparation and the applying of contacts on the nanowires via Electron-Beam-Lithography are discussed. A further point is the following measurement and electrical characterization of the nanostructures and the comparison with a simulated model of the device and the illustration of electrical proportion inside the nanowire. After a short summary still another view is given on further possibilities for operating fields within this research range.