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Peter Grünberg Institut
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Verspanntes Ge mittels SiGeSn- und GeSn- Epitaxie

Aufgrund seiner physikalischen Eigenschaften ist Ge ein vielversprechendes Material zur Herstellung mikroelektronischer als auch optoelektronischer Bauelemente, wie zum Beispiel von Photodetektoren und Modulatoren. Computersimulationen zeigen, dass die ballistische Geschwindigkeit von verspanntem Ge einen höheren Wert als verspanntes Si hat. Eine Spannung von mindestens 1GPa wird benötigt, um eine Leistungsverbesserung gegenüber verspanntem Si zu erreichen. Darüber hinaus liegt das direkte Γ Minimum des Leistungsbandes von Ge nur 0.14eV höher als das indirekte L Minimum, wodurch es möglich erscheint, Ge durch geeignete Verspannung zu einem direkten Halbleiter zu modifizieren und so eine effiziente Lichtquelle zu erhalten.
Seit kurzem sind Ge1-xSnx Legierungen ein vielbeachtetes Materialsystem in der Forschung, aufgrund der Vorhersage einer hohen Ladungsträgermobilität in Verbindung mit einem direkten Bandübergang für x=0.15. Die Gitterkonstanten von Ge1-xSnx reichen von 5.66 Å bis 5.9 Å, wodurch Ge1-xSnx ein geeignetes Substrat ist, um die Bandstruktur von Ge durch Verspannung maß zu schneidern. Darüber hinaus können Ge1-xSnx - Legierungen auf Si Substraten epitaktisch abgeschieden u. u. a. monolithische Integration von photonischen Bauelementen auf Si erzielt werden. Auch wenn Ge1-xSnx Systeme in mehreren theoretischen Arbeiten studiert wurden, gibt es bisher aufgrund des schwierigen Ge1-xSnx - Schichtwachstums nur wenige experimentelle Erfolge. In unserer Gruppe untersuchen wir das epitaktische Wachstum von Si1-x-yGexSny und Ge1-xSnx , welches durch die besonderen Vorteile des Tricent Aixtron CVD Epitaxie Systems möglich ist.

Moondragon a


Bandlücke (in eV) von verspanntem Ge epitaktisch gewachsen auf voll relaxierten Ge1−x−ySixSny Legierungen
Moondragon et al

Moondragon b

Die Minimum Bandlücke (in eV) von verspanntem Ge1-xSnx epitaktisch gewachsen auf relaxierten Ge1-ySny Legierungen.
Moondragon et al


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