Low-dimensional Semiconductor Materials
Wir untersuchen das epitaktische Wachstum und die Eigenschaften niedrig-dimensionaler Halbleiter. Dabei richtet sich unser Hauptinteresse auf GaN basierte Heterostrukturen und 2D-Materialien, wie den Metall-Dichalcogeniden. Unser Ziel ist es, neue Eigenschaften dieser Materialklassen zu erforschen, die sich durch Grenzflächenphänomene und Nanostrukturierung ergeben und die für zukünftige Technologien höchst relevant sein könnten. Dabei steht für uns zunächst ein genaues Verständnis der zugrundeliegenden mikroskopischen Prozesse im Festkörper im Vordergrund.
Für die Herstellung unserer GaN basierten Hetero- und Nanostrukturen nutzen wir das Verfahren der Molekularstrahlepitaxie, mit dem im Ultra-Hochvakuum hochreine Halbleiterkristalle mit atomlagen genauer Kontrolle hergestellt werden können (bottom-up). In manchen Fällen ist eine weitere Strukturierung des hergestellten Materials im Reinraum erforderlich (top-down). Anschließend nutzen wir eine Vielzahl modernster Charakterisierungs-Methoden, um die Eigenschaften unseren Proben zu studieren und eine Rückkopplung für die Epitaxie zu erhalten.
GaN basierte Heterostrukturen
Die Kombination verschiedener Halbleitermaterialien in Form von Heterostrukturen hat den Weg zu vielen modernen Anwendung eröffnet. Aktuelle Beispiele dafür finden sich insbesondere im Bereich der Optoelektronik und umfassen kompakte blaue Laser sowie hocheffiziente weiße LEDs. Die aktive Zone solcher Bauelemente besteht dabei aus GaN/InGaN Quantentöpfen. An diesen Stukturen wird intensiv geforscht, zum einen um die Effizienz und Leistungsfähigkeit zu verbessern und zum anderen um neuartige Effekte wie die Entstehung topologischer Zustände zu studieren.
2D-Materialien
Die Entdeckung der aussergewöhnlichen Eigenschaften von Graphen hat auch ein großes Interesse an anderen 2D-Materialen wie den Übergangsmetall-Dichalkogenide (TDMs) geweckt. Ein prominentes Beispiel dieser Materialklasse stellt das Molybdändisulfid (MoS2) dar, das aus hexagonalen Ebenen aus Mo-Atomen aufgebaut ist, die jeweils zwischen zwei Ebenen aus S-Atomen eingebettet sind. Da diese Lagen nur durch schwache van der Waals Bindungen zusammengehalten werden, lassen sich einzelne zweidimensionale S-Mo-S Monolagen (ML) sowohl epitaktisch als auch durch mechanische Exfolierung herstellen. Während Molybdändisulfid in Form von Multilagen oder Volumenkristallen ein indirekter Halbleiter ist, beobachtet man die Entstehung einer direkten Bandlücke von 1.9 eV, wenn das Material auf eine Monolage herabgedünnt wird. Dadurch wird dieses Material hochinteressant für potentielle Anwendungen im Bereich von Leuchtdioden und digitalen Schaltkreisen.
Kontakt
Prof. Dr. Angela Rizzi
Tel: +49 551 39-24545
angela.rizzi[at]uni-goettingen.de
Dr. Joerg Malindretos
Tel: +49 551 39-24554
joerg.malindretos[at]uni-goettingen.de