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Peter Grünberg Institut
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Dreidimensionale Ge-Quantenpunktkristalle

Große Anstrengungen werden für die Schaffung künstlicher Materialien für die Realisierung zukünftiger Bauelemente unternommen. In diesem Projekt geht es um die Entwicklung eines künstlichen Materialsystems, den sogenannten Ge-Quantenpunktkristallen.

Die Formation dieser Quantenpunktkristalle basiert auf der Selbstorganisation dieser Quantenpunkte auf vorstrukturierten Si-Substraten, so dass sich geordnete dreidimensionale Ge-Quantenpunktanordnungen (Quantenpunktkristalle) mit lateralen Periodizitäten zwischen 100 – 35 nm bilden. Experimentelle und theoretische Studien zeigen, dass - aufgrund der modifizierten Struktur - diese Quantenpunktkristalle stark veränderte elektronische und phononische Eigenschaften im Vergleich zu SiGe-Heterostrukturen oder ungeordneten Ge-Quantenpunkten besitzen. Außerdem erwarten wir substantielle Änderungen der Energiestruktur der Ge-Quantenpunktkristalle für Quantenpunktabstände kleiner 20 nm.

Ge-dot-array-Fig1Abb 1: Bild eines 3-dimensionalen Ge Quantendotkristalls. Das Bild ist aus zwei TEM Bildern und einem AFM Bild zusammengesetzt.

Ge-dot-array-Fig2Abb. 2: PL Spektrum eines Ge Quantenpunkt-Kristalls. Neben dem PL Signal vom Si Substrat findet man ein starkes Signal der Ge Quantenpunkte auf der niederenergetischen Seite.

Ge-dot-array-Fig3Abb. 3: Simulation der Energiestruktur eines Ge-Quantenpunktes in einer Si Matrix. Die Berechnung wurde mit Hilfe des NextNano Simulationsprogramms durchgeführt.

Referenzen:

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[3] C. Dais, G. Mussler, H. Sigg, T. Fromherz, V. Auzelyte, H. H. Solak, D. Grützmacher,
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