Lehrstuhl Prof. Dr. J. Pollmann gemeinsam mit Prof. Dr. P. Krüger und PD Dr. M.
Rohlfing
Adsorption organischer Moleküle auf Halbleiteroberflächen
Die Funktionalisierung von Halbleiteroberflächen durch die Adsorption organischer Moleküle ist
für Anwendungen z. B. in der molekularen Elektronik oder Sensorik von großem
technologischen Interesse. Darüber hinaus stellen solche Adsorptionssysteme auch sehr interessante
Studienobjekte der Grundlagenforschung dar. Im Fokus des Interesses stehen dabei deren strukturelle und
elektronische Eigenschaften. Bisher haben sich die meisten solcher Studien auf die Elementhalbleiter Silizium
und Germanium als Substrate beschränkt. Neue Anwendungen verspricht man sich aber auch durch die
Funktionalisierung von Siliziumkarbidoberflächen. So ist SiC schon heute von besonderem Interesse
für Anwendungen in der Halbleiterelektronik, bei denen hohe Temperaturen, hohe Frequenzen und hohe
Leistungen eine wesentliche Rolle spielen. Um zum obigen Themenkreis einen grundlegenden Beitrag zu leisten,
wurde die Adsorption von Acetylen und Ethylen auf Si, Ge und SiC Oberflächen im Rahmen der DFT-LDA
von ersten Prinzipien ausgehend studiert. Der verwendete theoretische Zugang liefert für die Adsorption
dieser Moleküle auf Si(100) und Ge(100) Ergebnisse, die in guter Übereinstimmung mit
früheren theoretischen Resultaten und mit experimentellen Daten sind. Im Zuge der weitergehenden
Studien wurden zum ersten Mal ab-initio Berechnungen der atomaren Struktur und des elektronischen
Einteilchenspektrums von Acetylen und Ethylen auf kubischen SiC(100) Oberflächen durchführt.
Unter den studierten Adsorptionsmodellen für Ethylen auf SiC(100) erweist sich der Fall einer Bedeckung
mit einer vollen Monolage als sehr aufschlussreich. In diesem Fall dissoziieren die Ethylenmoleküle
vorzugsweise in zwei Kohlenstoffdihydrid-Gruppen, wobei die Kohlenstoffatome im wesentlichen die
Positionen einer idealen C Lage über der Si Oberflächenschicht einnehmen. Diese Konfiguration ist
im Zusammenhang mit der chemischen Gasphasenepitaxie von SiC von besonderem Interesse. Es ist zu
erwarten, dass die neuen Resultate sich als belastbare Basis für Vergleiche mit zukünftigen
experimentellen Daten und als geeigneter Ausgangspunkt für geplante weiterführende theoretische
Studien erweisen werden.
