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Titel: Funktionalisierung von III/V-Halbleiterheterostrukturen durch Selbstorganisation und Nanostrukturierung
Sonstige Titel: III/V-Semiconductor Heterostructures Functionalized by Self-Assembly and Nanostructuring
Sprache: Deutsch
Autor*in: Welsch, Holger
Schlagwörter: Molekularstrahlepitaxie; Quantenpunkte; Mikroröllchen
GND-Schlagwörter: Indiumarsenid; Galliumarsenid; Epitaxie; Photolumineszenz
Erscheinungsdatum: 2007
Tag der mündlichen Prüfung: 2007-09-13
Zusammenfassung: 
In der vorliegenden Arbeit werden Konzepte zur Funktionalisierung von III/V-Halbleiterheterostrukturen durch verspannungsinduzierte Nanostrukturierung vorgestellt. Dafür wurden die Eigenschaften epitaktischer Schichtsysteme für die entsprechenden Anforderungen ma¼geschneidert und die Strukturen mittels Molekularstrahlepitaxie hergestellt.
Zuerst behandeln wir die linienfÄormige Anordnung von Indiumarsenid-Quantenpunken entlang von Misit-Versetzungen, die in [110]- und [110]-Richtung verlaufen.
Durch Kombination von verspannungsinduzierten Quantenpunkten und verspannungsinduzierten Misit-Versetzungen, lassen sich eindimensionale Quantenpunktkristalle ohne jegliche Lithografie herstellen. Zur Untersuchung solcher eindimensionaler Quantenpunktkristalle mit Mikrophotolumineszenz haben wir die Emissionsenergie der Quantenpunkte durch Optimierung der Wachstumsparameter angehoben. Dadurch konnten wir die besonders empfindlichen Silizium-Detektoren für
unsere Messungen einsetzen. Wir können hier erstmals die Quantenpunkte entlang der [110]-Richtung, der [110]-Richtung und zwischen den Versetzungen getrennt an
ein und derselben Probe mit Photolumineszenz untersuchen. Wir finden unterschiedliche Emissionsenergien für alle drei Arten von Quantenpunkten.
Ein weiteres Beispiel für verspannungsinduzierte Strukturierung sind die selbstaufrollende, verspannte In(Al,Ga)As-Strukturen zur Herstellung von Mikroröllchen.
Mit diesen Mikroröllchen haben wir optische Mikroringresonatoren gebaut. Hierbei wird der Resonator durch die Röllchenwand selbst gebildet, in der gleichzeitig
das optisch aktive Material eingebettet ist. Wir haben in Strukturen sowohl mit
Indiumarsenid-Quantenpunkten als auch mit Quantenfilmen als optisch aktives Material optische Moden nachgewiesen. Des Weiteren wurde mit einem im Rahmen dieser Arbeit entwickelten Design demonstriert, dass es mÄoglich sein sollte, mit diesen Röllchen Mikrospulen und Mikrotransformatoren herzustellen. Dabei fungiert
die Rolle als Trägersubstrat für vorher aufgedampfte, metallische Leiterbahnen.
Abschließend wird die Entwicklung und der Aufbau eines UHV-Rastertunnelmikroskops beschrieben, welches insbesondere zur Kombination von rastertunnelmikroskopischer Nanostrukturierung in Verbindung mit verspannungsinduzierter Nanostrukturierung dienen soll. Die Strukturierung soll zukünftig an MBE-Proben in eine
Wachstumspause stattfinden. Dafür wurde eine UHV-Kammer, die in den UHV-Verbund der MBE integriert werden kann, konstruiert und fertig gestellt. Der STM-Scanner wurde zur Aufnahme von MBE-Probenhaltern inkl. der Probe konzipiert
und fertig gestellt. Erste Messungen an Atmosphäre zeigen die Funktionsfähigkeit.

The following thesis presents new concepts to functionalize III/V-semiconductor-heterostructures by strain-induced nanostructuring. In order to reach this objective
the properties of epitaxial heterostructures were tailor-made according to our demands and afterwards grown by molecular beam epitaxy.
The first part of the thesis covers the one-dimensional alignment of self-assembled indium arsenide quantum dots by a strain-induced misfit dislocation network. This
technique does not require lithography and aligns the quantum dots along the misfit directions [110] and [110]. To investigate these one-dimensional aligned quantum dots
by microphotoluminescence we blue-shifted the emission energies of the quantum
dots with the indium flush technique to allow measurements by the high sensitive
silicon detector. For the first time, microphotoluminescence measurements with spot
sizes down to 0.8 µm in diameter enabled us to perform a spatial mapping of the
structures and reveal different emission energies for quantum dots aligned along
[110] and [110] as well as for the free standing quantum dots on one and the same
sample.
Another example of strain-induced nanostructuring are the self-scrolled microtubes.
With these structures we built a microtube ring resonator by embedding optically
active material, i.e. quantum dots and quantum well, inside the mircotube's wall. In
this novel microtube ring resonator we found a spectrum of sharp modes. Furthermore, a concept to build microcoils and microtransformers based on these self-scrolled
microtubes is presented.
The last part embraces the development and the construction of a UHV-scanning
tunnelling microscope. This UHV-scanning tunnelling microscope is to be integrated
into the UHV cluster of the molecular beam epitaxy system with the great advantage
of being able to combine STM nanostructuring with strain-induced epitaxial growth.
The construction of the STM scanner as well as the UHV chamber in which the
STM scanner is to be integrated was successfully accomplished. First measurements
under ambient conditions are presented.
URL: https://ediss.sub.uni-hamburg.de/handle/ediss/1881
URN: urn:nbn:de:gbv:18-34501
Dokumenttyp: Dissertation
Betreuer*in: Hansen, Wolfgang (Prof. Dr.)
Enthalten in den Sammlungen:Elektronische Dissertationen und Habilitationen

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