Im Allgemeinen wird die Selbstdiffusion in Festkörpern mit radioaktiven Isotopen der Matrixatome untersucht. Die Durchführung der Experimente wird jedoch häufig durch die geringe spezifische Aktivität oder kurze Halbwertszeit des verfügbaren Radiotracers erschwert. Eine Alternative bieten Diffusionsexperimente mit stabilen Isotopen, wenn mindestens zwei stabile Isotope eines Elementes existieren. Mit isotopenangereicherten Schichtstrukturen und massenspektrometrischen Methoden kann dann die Selbstdiffusion des einen Isotopes in der Matrix des anderen erfasst werden.
Isotopenreine Halbleiterheterostrukturen können mittels Gasphasenepitaxie oder Molekularstrahlepitaxie aus isotopenangereicherten Materialien hergestellt werden. Selbstdiffusionsexperimente mit Schichtstrukturen von natSi/28Si/natSi liefern erstmals über einen weiten Temperaturbereich zuverlässige Daten zur Siliciumselbstdiffusion. Diese Daten werden mit entsprechenden Ergebnissen aus Fremddiffusionsexperimenten von Zink und Gold im undotierten und dotierten Silicium verglichen, um den Anteil der Leerstellen und Eigenzwischengitteratome an der Selbstdiffusion abzuleiten und den bevorzugten Ladungszustand der Eigendefekte zu bestimmen. Desweiteren wurde die Selbstdiffusion von Gallium im Verbindungshalbleiter GaAs und AlGaAs und die Interdiffusion von AlGaAs und GaAs mit Heterostrukturen von Al71GaAs/Al69GaAs/71GaAs/natGaAs untersucht. Leerstellen auf dem Galliumuntergitter bestimmen überwiegend die Selbstdiffusion in GaAs unter intrinsischen und n-leitenden Bedingungen, wobei die bevorzugten Ladungszustände der Leerstellen von der Temperatur und Dotierung abhängen.
Zusätzlich zu Selbstdiffusionsexperimenten bieten isotopenreine
Heterostrukturen die einzigartige Möglichkeit, gleichzeitig
die Diffusion von Fremd- und Matrixatomen zu verfolgen. Als Beispiel
wird die Diffusion von Zink in eine isotopenreine Heterostruktur
vorgestellt, die aus 10 aufeinanderfolgenden 71GaAs/69GaAs
Schichten besteht. Diese Experimente liefern den Schlüssel
zum physikalischen Verständnis des Phänomens "impurity-induced
layer disordering (IILD)”, das häufig nach Fremddiffusion
in Halbleiterheterostrukturen beobachtet wird.
Ort: Wilhelm-Klemm-Str. 9, Hörsaal 404
Zeit: 17 Uhr c.t. Einladender: Mehrer