Projects

SFB 410 / TP A1

Die Selbstorganisation von Cd(Zn)Se Quantenpunkten während der Molekularstrahlepitaxie soll auf ZnSe- und BeTe-basierenden Pufferschichten untersucht werden. Besonderes Interesse gilt hierbei der der Selbstordnung solcher Nanostrukturen in Viellagenstrukturen und deren Einbettung in Schichtsysteme wie pn-Übergänge oder unipolare Tunnelstrukturen.
Neben dem Inselwachstum werden auch homogene Barriere- und Dotierschichten entwickelt. Diese sind in Verbindung mit den Quantenpunktstukturen aussichtsreiche Kandidatien für die Entwicklung funktionaler Strukturen wie z.B. steuerbare Quantenpunkt-Moleküle, resonante Tunneldioden oder Einzelelektronspeicher. Dazu werden zum Beispiel Schichtsysteme mit kaskadenartiger Bandstruktur hergestellt, die eine hohe Leitfähigkeit über Heteroübergänge mit großen Bandkantensprüngen ermöglichen.
Neben den eigenen Forschungsinteressen ist unsere Gruppe ein zentrales Projekt zur Lieferung von Proben auf der Basis von Cd(Zn)Se, ZnSe und BeTe für andere Gruppen des Hauses.

DFG-Projekt

In diesem Projekt sollen mit Niedertemperatur-Molekularstrahlepitaxie Mn-haltige GaAs-Schichten und Heteroschichtsysteme mit (Al,Ga)As oder (In,Ga)As-Legierungsschichten hergestellt und charakterisiert werden. Die wesentlichen Zielsetzungen sind hierbei, die strukturellen Eigenschaften wie Schichtverspannung, Homogenität und Defektdichte der Mn-haltigen Schichten zu korrelieren mit deren elektrischen und (ferro-)magnetischen Eigenschaften wie Ladungsträgerdichte, Magnetisierung, Curie-Temperatur und magnetischer Anisotropie. Die Untersuchungen und Ergebnisse sollen zum grundlegenden Verständnis dieser Korrelationen und so zur Verbesserung der elektrischen und magnetischen Eigenschaften beitragen. Dazu sollen spezielle Epitaxiemethoden und Schichtparameter wie Zusammensetzung, Dicke und Verspannung, sowie anschließende Temperprozeduren systematisch variiert werden. Die Schwerpunkte in diesem Projekt sind die epitaktische Herstellung verschiedener Mn-haltiger Heterostrukturen auf GaAs-Substrat und deren strukturelle und elektrische Untersuchung. Magnetotransport-, magnetooptische und magnetometrische Messungen an diesen Strukturen erfolgen im Rahmen anderer Projekte in Würzburg und in internationalen Kooperationen.

SFB 410 / TP A2

Aus Mn-haltigen HgTe/(HgCd)Te-Heterostrukturen werden resonante Tunnel-Dioden hergestellt und charakterisiert. Wegen des großen Rashba- und Zeeman-Effekts ist dieses Materialsystem ideal um resonantes Tunneln der Spinkomponenten zu untersuchen.
Außerdem wird eine Mn-haltige Schicht, die an die geeigente Position der II-VI-Halbleiterschicht epitaxiert wurde genutzt um spin-polarisierte Elektronen zu injizieren bzw. nachzuweisen. Weiterhin werden asymmetrisch modulationsdotierte (HgMn)Te/(HgCd)Te-Quantentröge hergestellt. Diese sind in Bezug auf den Rashba-Effekt in Nanostrukturen, Interferenz-Effekte in Aharanov-Bohm-Ringen und den Quantenpunktkontakten von großem Interesse für die aktuelle Forschung.

Prof. Dr. Reinhard Neder

SFB 410 / TP B2

Nach dem bisherigen Verständnis wachsen verspannte Heteroschichtstrukturen bis zum Erreichen einer sogenannten kritischen Schichtdicke mit der lateralen Gitterkonstanten des Substrats und bilden dann Versetzungen, die bis zur Schicht-Substrat-Grenzfläche reichen. Dieses einfache Verständnis der Verspannungsrelaxation von Schichten ist für II-VI-Heterostrukturen nur bedingt zutreffend. Daher wurde ein Verfahren zur Echtzeit-In-Situ-Röntgenbeugung (RIX - Real-time In situ X-ray Diffraction) entwickelt, das die Ermittlung der vertikalen Gitterkonstante während der Epitaxie innerhalb weniger Sekunden erlaubt.
Darüber hinaus erlaubt das Verfahren die Aufzeichnung sog. reziproker Gitterkarten (RGKn), die anhand eines zwei dimensionalen Schnitts durch den reziproken Raum sozusagen eine die Landkarte des gewählten Röntgenreflexes darstellen. Nur sehr kurze Wachstumsunterbrechungen sind notwendig um eine solche RGK auszunehmen.

SFB 410 / TP A5

Im Laufe der letzten Jahre wurden große Erfolge im Bereich der Spininjektion in Halbleiter erzielt. Diese basierten nicht zuletzt auf den Eigenschaften der verdünnt magnetischen II-VI-Halbleiter. Neben der rein diffusiven Injektion von verdünnt magnetischen Kontakten ist es im Hinblick auf mögliche Anwendungen von Interesse, Spinfilter herzustellen, deren Funktionalität über die von reinen Kontakten aus verdünnt magnetischen Halbleitern (DMS) hinausgeht. Bei letzteren wird die Spinpolarisation durch externe Magnetfelder gesteuert, was die Funktionalität stark einschränkt.
Weitergehende Informationen zur konkreten Forschung finden Sie auf den Seiten der Arbeitsgruppe selbst.

BMBF

Hohe Spinpolarisation in magnetischen Halbleiterverbindungen wird bislang nur bei sehr niedrigen Temperaturen (wenige Kelvin) erreicht. Halb-Heuslerverbindungen, z.B. NiMnSb, erreichen entsprechend der gängigen Theorie bei Raumtemperatur eine Spinpolatisation von 100%. Sie sind daher besonders aussichtsreiche Kandidaten für zukünftige Spin-Filter.
Epitaktisch wachsende II-VI- und III-V-Verbindungen kristallisieren typischerweise in der sog. Zinkblende- (oder Diamant-) Struktur. Das Zinkblende-Gitter ist ein fcc-Gitter mit zweiatomiger Basis wobei das zweite Basis-Atom um ¼ der Raumdiagonalen verschoben ist. Die Halbheuslerverbindungen kristallisieren ebenfalls als fcc-Gitter, jedoch mit drei atomiger Basis. Das zweite Basis-Atom ist um ¼ und das Dritte um ¾ der Raumdiagonalen verschoben.