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Soheyla Eshlaghi

MBE-Wachstum, Charakterisierung und laterale Modulation mittels fokussierter Ionenstrahlen 

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Dissertation. Neuerscheinung August 2000, Bochum, Bochumer Universitätsverlag, 2000, 124 S., ISBN 3-934453-07-4, Angewandte Festkörperphysik, Bd 1, ISSN 1616-3427, DM 29,00; SFr 23,50

Die Eigenschaften niederdimensionaler Systeme sind sowohl für die physikalische Grundlagenforschung als auch für technologische Anwendungen von besonderem Interesse. Die Systeme ermöglichen die Untersuchung der Physik in kleinen Dimensionen, zeigen überraschende neuartige physikalische Eigenschaften und bieten zugleich ein breites Spektrum möglicher Einsatzbereiche. Nach Pionierarbeiten von Esaki und Tsu 1970 konnten bis heute rasche und bedeutende Erfolge erzielt werden. Beispiele dafür sind die Entdeckung des Quanten-Hall-Effekts, die Entwicklung von Hochgeschwindigkeitstransistoren (high electron mobility transistor, HEMT) sowie Quantenfilm-, Quantendraht- und Quantenpunktlasern.
Die Dimensionsreduzierung führt zur Quantisierung der kinetischen Energie von Ladungsträgern. Dispersive Bänder im Halbleiter gehen in scharfe Energieniveaus mit modifizierter Zustandsdichte über (Abb. 1.1). Die Folge ist eine Einschränkung der Bewegungsfreiheit der Ladungsträger, die zu einer Unterdrückung von Streuprozessen in elektronischen Bauteilen, zu schärferen optischen Übergängen und kleineren Schwellströmen im Laserbetrieb führt.
Die technischen Fortschritte der epitaktischen Herstellungsmethoden in den letzten Jahren, insbesondere der Molekularstrahlepitaxie, haben die Herstellung von Quantenfilmen hervorragender Qualität und mit einer Genauigkeit der Schichtdicke von einer Atomlage ermöglicht. Derartige Quantenfilme dienen als Ausgangsmaterial für die laterale Strukturierung und Herstellung von Quantendrähten oder -punkten, z.B. durch lithographische Methoden oder mittels fokussierter Ionenstrahlen.
GaAs/AlxGa1-xAs -Heterostrlrkturen, die in der vorliegenden Arbeit ausschließlich eingesetzt werden, sind hervorragend zur Herstellung niederdimensionaler Systeme geeignet. Aufgrund fast gleicher Gitterkonstanten und Symmetrieeigenschaften lassen sich beide Materialien perfekt und ohne Spannungen epitaktisch aufeinander abscheiden. GaAs ist zudem wegen der kleinen effektiven Masse und der direkten Bandlücke gut für elektronische und optische Anwendungen geeignet.

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