TY  - THES
A3  - Pietsch, Ullrich
AB  - Eines der zentrales Anliegen der Technologie des 21.Jahrhunderts ist die Produktion und Anwendung effizienter und miniaturisierter elektronischer Bauelemente. Zum Beispiel erweisen sich Galliumarsenid-Nanodrähte als überlegene Kandidaten für mehrere (opto-)elektronische Anwendungen, z.B. als Solarzellen. Allerdings sind wir derzeit nur wenige Schritte davon entfernt, die Nanodrähte in unseren Alltag zu bringen. In dieser Arbeit trägt der Autor zu einigen notwendigen Fortschritten bei der Synthese von Galliumarsenid-Nanodrähten auf wirtschaftlichen Si-Substraten bei, das sind: i) Engineering des Nanodrahtwachstums mit kontrollierter Größe und Position, die in zukünftigen Geräten erforderlich sind; ii) Entwicklung grundlegender Erkenntnisse bei der Integration der Nanodrähte auf Si-Plattformen durch In-situ-Monitoring der Nanodrähte während der Synthese.
Der Autor demonstriert seine erfolgreichen Versuche, das Wachstum von vertikal ausgerichteten, selbstkatalysierten Galliumarsenid-Nanodrähten auf Si(111)-Substraten zu kontrollieren. Insbesondere werden die Nanodrähte durch einen Dampf-Flüssigkeit-Feststoff-Mechanismus innerhalb eines Molekularstrahlepitaxiesystems nach der Positionierung von Galliumtröpfchen gezüchtet. Auf dem nativen Oxid von Siliziumsubstraten konnte der Autor die Größe und Homogenität der Nanodraht-Arrays kontrollieren. Auf dem thermischen Oxid von Siliziumsubstraten konnte die Wachstumsposition des Nanodrahtes mit einem fokussierten Ionenstrahl genau definiert werden. Der Autor konnte auch einen signifikante Reduktion der Keimbildung von unerwünschten parasitären Objekten auf dem nativen und thermischen Oxid von Si-Substraten erreichen. Um die Qualität des Wachstums weiter zu verbessern, wurden Temperprozesse nach dem Wachstum untersucht, um das parasitäre Wachstum vollständig zu unterbinden und den Durchmesser der Nanodrähte zu verringern.
Der Autor könnte das Wachstum einzelner Nanodrähte mit Hilfe eines einzigartigen in-situ Röntgenbeugungsexperiments überwachen. Insbesondere wurden die Nanodrähte während des Wachstums und des Rückwachstums (Tempern) von einem Mikrometer großen Röntgenstrahl innerhalb der Synthesekammer beleuchtet. Auf diese Weise wurde die Dynamik der Nanodraht-Kondensation und -Verdampfung extrahiert. Der Autor konnte Analysestrategien entwickeln, um einzelne Nanoobjekte unterschiedlicher Größe (0D, 1D), Kristallorientierung und Struktur zu identifizieren und in-situ zu charakterisieren. Dementsprechend wurden einige originäre Ergebnisse erzielt. Es wurde festgestellt, dass das Nanodrahtwachstum in zwei Phasen abläuft: nämlich i) axiales Wachstum in der Anfangsphase zusammen mit den Winkelinstabilitäten des Nanodrahts; gefolgt von ii) radialem Wachstum in der zweiten Phase zusammen mit der Winkelstabilisierung. Die in-situ-Überwachung während des Wachstums der Rückreaktion ergab, dass die Nanodrähte bei reduzierten Durchmessern Vibrationen oder Biegungen ausführen. Schließlich können die Nanodrähte nach längerer Verdampfung der Facetten flach auf das Substrat fallen. Interessanterweise werden bei Einwirkung der anfänglichen Wachstumsbedingungen die Vibrationen/Biegungen unterdrückt und die Neigung umgekehrt. Der Autor konnte eine periodische Schwingung der Nanodrähte sowohl während des Wachstums als auch innerhalb weniger 0,01° identifizieren, von der wir hoffen, dass sie in Zukunft weiter untersucht werden.
AU  - Mostafavi Kashani, Seyed Mohammad
DA  - 2020
DO  - 10.25819/ubsi/6281
KW  - Molekularstrahlepitaxie
KW  - Gallium-Arsenide
KW  - Nanowires
KW  - Molecular Beam Epitaxy
KW  - In-Situ Time-Resolved
KW  - Micro X-ray Diffraction
LA  - eng
PY  - 2020
TI  - Self-catalyzed GaAs nanowires: controlled growth and in-situ characterization by x-ray diffraction of individual nanowires
UR  - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:hbz:467-17381
Y2  - 2024-11-22T03:47:19
ER  -