Zur Seitenansicht
 

Titelaufnahme

Titel
Kolloidale Nanokristalle in epitaktischen Halbleiterstrukturen / von Christof Arens
AutorArens, Christof In der Gemeinsamen Normdatei der DNB nachschlagen
Erschienen2007
HochschulschriftPaderborn, Univ., Diss., 2007
SpracheDeutsch
DokumenttypDissertation
URNurn:nbn:de:hbz:466-20071212026 Persistent Identifier (URN)
Dateien
Kolloidale Nanokristalle in epitaktischen Halbleiterstrukturen [8.31 mb]
zusfasng [8.58 kb]
abstract [8.28 kb]
Links
Nachweis
Klassifikation

Deutsch

In dieser Arbeit wurde zum ersten Mal eine neue Methode zur Herstellung von Halbleiter-Quantenpunktstrukturen erfolgreich umgesetzt. Dabei sind kolloidale CdSe-Nanokristalle (NK) mittels Molekularstrahlepitaxie (MBE) in eine epitaktische ZnSe-Kristallmatrix eingebettet worden. Kolloidale NK bieten im Gegensatz zu selbstorganisierten Stranski- Krastanow (SK) Quantenpunkten (QP) entscheidende Vorteile. Sie besitzen frei wählbare Parameter wie Größe, Form, Materialzusammensetzung und Dichte. Das SK-Wachstum hingegen basiert auf einem thermodynamischen Prozess welcher die strukturellen und optischen Eigenschaften der QP festlegt. Die kolloidale Nanokristallsynthese und das Kristallwachstum mittels MBE sind miteinander kombinierbar. Die Verteilung der Nanokristalle auf ZnSe-Oberflächen hängt vom Verspannungszustand der ZnSe-Schicht ab. NK auf verspanntem ZnSe lagern sich in Agglomeraten auf dessen Oberfläche an. Individuelle NK lassen sich dagegen nur auf relaxiertem ZnSe abscheiden. Für die Deposition der NK muss der epitaktische Wachstumsprozess unterbrochen werden. Sowohl individuelle Nanokristalle auf relaxiertem, als auch NK-Agglomerate auf verspanntem ZnSe lassen sich überwachsen. Untersuchungen mittels Reflexion hochenergetisch gebeugter Elektronen zeigen, dass die ZnSe-Deckschicht zweidimensional wächst. Sie ist kristallin und enthält geringfügig Defekte, was mithilfe hochauflösender Röntgenbeugung und Transmissionselektronenmikroskopie nachgewiesen wird. Die Nanokristall-Agglomerate sind nach dem Überwachsen mit ZnSe optisch aktiv. Mit der Zusammenführung der kolloidalen Nanokristallsynthese und der Molekularstrahlepitaxie lassen sich auf neuartigem Weg null-dimensionale Quantenpunktstrukturen erzeugen, welche in optoelektronischen Halbleiterbauelementen Anwendung finden können.

English

For the first time I have integrated CdSe nanocrystals (NC) in an epitaxially ZnSe matrix. Wet-chemical growth has been combined with molecular beam epitaxy (MBE) to created complex semiconductor structures with nanocrystals as optic active material. Colloidal NCs have some advantages in comparison to self-organized formed Stranski-Krastanow (SK) quantumdots (QDs). During their organometallic synthesis the size, shape and material can be varied. The SK formation process is thermodynamically driven and therefore the physical properties of the QDs can not be varied independently. I have shown, that the wet chemical NC synthesis and crystal growth by MBE are compatible. The deposition of NCs on ZnSe-surfaces depends on the residual strain in the ZnSe-layer. On pseudomorphic ZnSe layers NCs tend to cluster. Individual NCs can only be deposited on relaxed ZnSe. However, during the deposition of NCs on the epilayer the epitaxial process must be interrupted. Both, individual NCs on relaxed ZnSe and NC clusters on strained ZnSe have been overgrown. Reflection high energy electron diffraction has been used to monitor the cap layer growth. It is found to be two dimensional. Transmission electron microscopy and high resolution X-ray diffraction measurements revealed a crystalline cap layer with a moderate density of extended defects. After overgrowth the NC agglomerates are optical active and emit bright luminescence. The combination of the flexible colloidal chemistry with molecular beam epitaxy opens a new way for the production of semiconductor devices with QDs. The epitaxial overgrowth of NCs allows efficient tuning of the QD density and the emission wavelength. This is advantageous for their application in optoelectronic devices which can cover a broad spectral range.