Untersuchung der Wechselwirkungen von Porphyrinen mit strukturiertem GaN bei Raumtemperatur
Galliumnitrid (GaN) ist ein III/IV-Halbleiter mit großer Bandlücke. Die einzigartigen Eigenschaften, wie z.B. die hohe Wärmeleitfähigkeit, die hohe mechanische Stabilität und vor allem die große Bandlücke von 3,4 eV, machen GaN zu einem interessanten Werkstoff für verschiedene Anwendungsgebiete im Bereich der LEDs, der Hochleistungselektronik und temperaturstabilen Anwendungen in der Photokatalyse.
Die Herstellung qualitativ hochwertiger GaN-Werkstoffe aus kristallinem GaN ist jedoch keine einfache Angelegenheit. Das Wachstum von GaN geschieht daher mithilfe der metallorganischen Gasphasenabscheidung (metalorganic vapor phase epitaxy – MOVPE) auf Saphir/Siliciumcarbid (SiC) als Substrat, wobei je nach Präparation verschiedene Strukturen, wie z.B. „nano-rods“, „nano-pillars“ (s. Abb. Xx) oder einkristalline Waferoberflächen, erhalten werden.
Da die Synthese der Werkstoffe stark von den Präparationsbedingungen abhängt, ist es unerlässlich, die Herstellung solcher Nanostrukturen im Detail zu verstehen und reproduzieren zu können. In diesem Zusammenhang ist es auch interessant zu untersuchen, wie diese Strukturen nachträglich mithilfe von induziert gekoppeltem Plasma (induced-coupled plasma – ICP) modifiziert werden können.
Die Untersuchung dieser Prozesse erfolgt hierbei anhand der Charakterisierung der Materialien auf atomarer Ebene mithilfe der Verwendung eines Multi-Skalen-Rastertunnelmikroskops (Messbereich von 450 µm bis zu wenigen nm). Zur Bestimmung der Bandlücke der Halbleitermaterialien werden zusätzlich rastertunnelspektroskopische Messungen durchgeführt.
Ziel dieses Projekts ist die strukturelle Untersuchung von GaN-Nanostrukturen bei Raumtemperatur mithilfe eines Multiskalen-STM zur Optimierung des Herstellungsprozesses von GaN-Werkstoffen. Desweiteren ist geplant, durch die Abscheidung von Porphyrin-Molekülen die elektronischen Eigenschaften der Oberfläche weiter zu verändern, um neue Anwendungsmöglichkeiten in der Halbleitertechnik zu entwickeln.
Figure 1: Images recorded during operation of the XYZ-scanning stage based STM.
a) image produced by using the z-signal of the Z-stage of the XYZ-scanning Stage Based STM.
b) Image produced by using the z-signal of the beetle-type STM.
c) Image produced by adding the z- signal of the beetle-type STM and the Z-signal of the Z-stage. The tunneling parameters are: I = 0.153 nA, V = -3.615 V.
Ref.: 1. Kalkan, Fatih. Investigations of GaN-based Micro-pillars by a Multi-scale Scanning Tunneling Microscope. Ph.D. diss., Leibniz University, Hannover, 2012.
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