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B4: Lateraler Transport in oxidischen Feldeffekt-Strukturen

Der Einfluß von Grenzflächeneigenschaften der Gate-Heterostruktur auf den lateralen Transport in Oxid-Heterostrukturen (MISFETs) soll untersucht werden. Durch Korrelation der makroskopischen elektrischen Parameter (Kennlinienfelder) mit mikroskopischen Transporteigenschaften auf µm- und nm-Längenskala (µ-PL, KL) soll ein konsistentes Verständnis der elektronischen sowie der ambipolaren Transportmechanismen erarbeitet werden. Oxide ohne (z.B. Al₂O₃), mit (z.B. MgxZn_1-xO) sowie schaltbarer elektrischer Polarisation (z.B. BaTiO₃) sollen neuartige grenzflächenbestimmte Strukturen mit multiferroischen Eigenschaften bilden.

Es soll der laterale Transport in Oxid-Heterostrukturen untersucht werden. Durch Korrelation der aus elektrischen Kennlinienfeldern bestimmten Parameter mit mikroskopischen Transporteigenschaften auf µm- (Mikro-Photolumineszenz) und nm- (Kathodolumineszenz) Längenskala soll ein konsistentes Verständnis der elektronischen sowie der ambipolaren Transportmechanismen erarbeitet werden. Die charakteristischen Temperatur- und Energieabhängigkeiten ergeben Aufschluss über die zu Grunde liegenden Streumechanismen. Die Transport-Eigenschaften sollen auf strukturelle (ideale und nicht-ideale) Eigenschaften der Gate-Heterostruktur und ihrer Grenzfläche, des Kanals und seiner Grenzflächen sowie das Banddiagramm, eingebaute Verspannungen und Punktdefekte (Dotierung und Defekte) zurückgeführt werden.

Die Prototyp-Struktur für die geplanten Untersuchungen ist ein Feldeffekttransistor mit isolierendem Gate (MISFET). Der Leitungskanal soll aus ZnO sowie ZnO-basierten Heterostrukturen in verschiedener kristallographischer Orientierung, d.h. mit verschiedener Orientierung der spontanen Polarisation, bestehen. Neben dem sich an der/den Hetero-Grenzfläche(n) ausbildenden zweidimensionalen Elektronengas (2DEG) ist die unter dem Gate vergrabene ZnO-Oberfläche selbst ebenfalls von Interesse, da diese, abhängig von ihrer Vorgeschichte (Temperatur, Gasatmosphäre), auch einen leitfähigen Kanal darstellen kann. Als Gatematerial sollen verschiedene Oxide ohne elektrische Polarisation (z.B. Al₂O₃), mit spontaner Polarisation (z.B. MgxZn_1-xO) sowie schaltbarer Polarisation (z.B. BaTiO₃) untersucht werden. Perspektivisch sollen als Kanalmaterial auch ferromagnetische, halbleitende Oxide eingesetzt werden, um eine grenzflächenbestimmte Struktur mit schaltbaren und gekoppelten ferromagnetischen und ferroelektrischen Eigenschaften zu erhalten.