НАНОСТРУКТУРИРОВАНИЕ ГЕТЕРОСТРУКТУР

In diesem Artikel wird die Optimierung des Prozesses zum Anbau von Heterostrukturen untersucht. Die Weiterentwicklung von Silizium-basierter Halbleitertechnologie ermöglichte über Jahrzehnte hinweg eine Steigerung der Leistungsfähigkeit von Computern unter anderem durch die Erhöhung der Transistordichte pro Computerchip. Diese Skalierung ist allerdings fundamental durch eine minimale Größe der Transistoren und deren Kontaktierung limitiert. Gleichzeitig steigt der Bedarf an spezialisierten Halbleiter-Bauelementen, die nicht nur binäre Operationen beherrschen, sondern auch weitere Funktionen übernehmen und damit ganz andere Anforderungen erfüllen können. Gleichzeitig gewinnt die Elektromobilität immer mehr an Bedeutung und damit auch der Bereich von Leistungshalbleitern, bei denen nicht die Strukturgröße, sondern die elektrische Effizienz und Haltbarkeit im Vordergrund stehen. Aus diesen Gründen ist es notwendig, neue Materialsysteme zu konstruieren und weiter zu erforschen, die in der Zukunft bisher nicht realisierbare Anwendungen ermöglichen. Hierzu müssen sowohl die physikalischen Eigenschaften der entsprechenden Materialsysteme sehr genau bestimmt als auch deren Verarbeitbarkeit detailliert untersucht werden. Ein Beispiel dafür und Fokus meiner Arbeit ist die Heterostruktur aus den Isolatoren SrTiO3 und LaAlO3, an deren Grenzfläche ein lokalisiertes Elektronensystem erzeugt werden kann. Hierzu muss eine mindestens vier Einheitszellen dicke Schicht von epitaktischem LaAlO3 auf einem SrTiO3-Substrat abgeschieden werden, welches eine homogene TiO2-Terminierung aufweist. Laserdeposition gepulste bietet das dafür notwendige kontrollierte Dünnschichtwachstum. In dem entstehenden intrinsisch zweidimensionalen Elektronensystem kann durch Anlegen von GateSpannungen ein Metall-Isolator Übergang erzwungen werden, mit dem die Erzeugung von monolithisch integrierten Schaltungen ermöglicht wird. Dadurch die Etablierung und Optimierung einer komplexen Prozesskette ist es möglich, LaAlO3/SrTiO3Heterostrukturen mit leitfähigen Strukturen beliebiger Geometrie mit lateralen Größen im Bereich von d ≈ 30 nm zu erzeugen.