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Title
Temperaturabhängigkeit der Zusammensetzung in Ga-dotierten Germanium Nanostrukturen / von Ivan Zivadinovic
Additional Titles
Temperature-dependence on the composition in Ga-doped Ge nanostructures
AuthorZivadinovic, Ivan
Thesis advisorBarth, Sven Christian
PublishedWien, 2019
Description65 Seiten
Institutional NoteTechnische Universität Wien, Diplomarbeit, 2019
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Arbeit an der Bibliothek noch nicht eingelangt - Daten nicht geprueft
LanguageGerman
Document typeThesis (Diplom)
Keywords (DE)CVD / Germanium / Nanowire
Keywords (EN)CVD / Germanium / Nanowire
URNurn:nbn:at:at-ubtuw:1-121584 Persistent Identifier (URN)
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Temperaturabhängigkeit der Zusammensetzung in Ga-dotierten Germanium Nanostrukturen [9.86 mb]
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Abstract (German)

Der kontinuierliche Trend der zunehmenden Miniaturisierung in der Halbleiterindustrie lässt die Nachfrage nach neuartigen Materialien immer größer werden. Von großem Interesse sind in diesem Zusammenhang vor allem sogenannte Halbleiternanodrähte und die davon abgeleiteten Bauteile, welche im Vergleich zu makroskopischen Materialien teilweise neue und einzigartige Eigenschaften aufweisen.1 Ge-Nanodrähte stellen eine attraktive Wahl dar, da sie im Vergleich zu Si eine erhöhte Ladungsträgermobilität und niedrigere Prozesstemperaturen aufweisen, gleichzeitig jedoch relativ leicht mit bisherigen Siliziumhalbleitertechnologien kombiniert werden können.2 Die gängigste Methode um Ge-Nanodrähte zu erzeugen erfolgt über einen metallunterstützen Wachstumsprozess, bei dem vorwiegend Goldpartikel als Wachstumskeime verwendet werden. Leider kann Au als Verunreinigung zur Erzeugung von Zuständen in der Mitte der Bandlücke führen, die elektronischen Eigenschaften des Ge-Drahts massiv verschlechtert.3 Um dieses Problem zu entgehen wurde der Focus auf alternative Wachstumskeime gelegt. Ga stellt zum Beispiel aufgrund seines niedrigen Schmelzpunktes und der Möglichkeit als p-typ Dotierungselement zu dienen, eine attraktive Alternative dar. Im ersten Teil dieser Arbeit wird die Synthese von Ge-Nanostäbchen in Lösung bei tiefen Temperaturen untersucht. Dazu wurden die Ga-Partikel, die zum Wachstum verwendet wurden, in situ durch thermische Zersetzung unterschiedlicher Ga-Vorstufen erzeugt. Gleichzeitig wurden unterschiedliche Ge-Vorstufen auf ihre Anwendbarkeit im jeweiligen Temperaturbereich untersucht. Abschließend wurden die temperaturabhängigen unterschiedlichen Wachstumsregime von Ga-dotierten Ge-Nanodrähten und die damit verbundenen Änderungen ihrer Morphologie und Zusammensetzung untersucht. Dazu wurden die Drähte über einen Flüssiginjektions-CVD (LI-CVD) Prozess hergestellt, wobei die verwendeten Ga-Partikel erneut in situ in Lösung erzeugt wurden.

Abstract (English)

The continuous device scaling trend by the semiconductor industry has increased the demand for new materials and novel device architectures, as the current devices are approaching their theoretical limits. Semiconductor nanowires have shown very promising results in that regard, as they exhibit unique and novel properties compared to their bulk counterparts. Ge nanowires are of great interest in particular, as compared to Si, they exhibit a higher carrier mobility and lower processing temperatures, while still being compatible with current Si semiconductor devices. The most common approach towards the synthesis of Ge nanowires occurs via a metal assisted growth process, in which gold nanoparticles are used as seeds for the growth. Unfortunately, Au can lead to the incorporation of deep level traps affecting the electronic performance of the germanium crystal. In order to circumvent this problem alternative metal seeds have been considered. For instance, Ga is an attractive alternative due to its low melting point combined with the potential of acting as a p-dopant for the nanowires. This work contains studies related to the synthesis of Ge nanorods at low temperatures in solution. The Ga growth seeds were prepared in situ by thermal decomposition of different Ga precursors. In a similar set of experiments different Ge precursors were studied as potential Ge sources in the desired temperature range. In Addition, the temperature depended growth regimes of Ga doped Ge nanowires and the related changes in morphology and composition were investigated. The Ge NWs were grown by liquid injection chemical vapor deposition (LI-CVD), while the required gallium seeds were prepared in solution.

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