Spectroscopische studie van intrinsieke defecten in germanium

Groep: DiSC

Promotor: Prof. Jan Vanhellemont, Prof. Henk Vrielinck

Begeleiding: Johan Lauwaert,   Siegfried Segers

Inlichtingen: tel. 09/264.43.42 of contacteer rechtstreeks een betrokken persoon (de contactgegevens opvragen door op de naam te klikken)

Trefwoorden:

halfgeleiders, germanium, spectroscopie, roosterdefecten, experiment

Probleemstelling:

Door de hoge mobiliteit van ladingsdragers is er een hernieuwde belangstelling voor het gebruik van germanium als actieve laag in geavanceerde geïntegreerde schakelingen. Voor het groeien en processen van dergelijke lagen is een goede kennis van de eigenschappen van de intrinsieke puntdefecten in Ge onontbeerlijk. In het bijzonder zijn vormings- en migratie-energie zeer belangrijke parameters. Momenteel is deze kennis echter onvoldoende beschikbaar.

Een methode om de thermische oplosbaarheid en de diffusiviteit van puntdefecten in Ge te bestuderen bestaat uit het snel afkoelen van het materiaal vanaf hoge temperatuur. Bij dit zogenaamde quenchen wordt de evenwichtsconcentratie aan puntdefecten bij die hoge temperatuur ingevroren. In het laboratorium is een speciaal hiervoor ontworpen opstelling beschikbaar. Vacatures in Ge gedragen zich elektrisch als acceptoren, en hebben zo een invloed op de resistiviteit van het gequenchte materiaal.

Anderzijds vindt hoogzuiver, hoogresistief Ge toepassing bij de fabricage van stralingsdetectoren. Dislocaties spelen hierbij een cruciale rol, aangezien ze enerzijds de vorming van bepaalde types elektrisch actieve puntdefecten onderdrukken, maar anderzijds ook zelf elektrisch actief zijn.

Doelstelling:

In deze masterproef worden de eigenschappen van punt- en uitgebreide defecten in germanium onderzocht met behulp van spectroscopische technieken. De basiskarakterisering van de specimens gebeurt met van der Pauw en Hall metingen, waarmee resistiviteitsveranderingen, rechtstreeks gekoppeld met vorming van donoren en acceptoren, kunnen worden vastgesteld. De aard van de defecten zal in hoofdzaak bestudeerd worden met Deep Level Transient Spectrosopy (DLTS) en Fourier Transform InfraRed Spectroscopy (FTIR). Met FTIR worden de atomaire vibraties en de elektronische overgangen van puntdefecten onderzocht, terwijl DLTS, ook voor uitgebreide defecten, toelaat om corresponderende energieniveaus in de verboden zone van Ge en de geassocieerde vangstdoorsnede voor ladingsdragers te bepalen. Deze experimenten kunnen worden aangevuld met Electron Paramagnetic Resonance (EPR) metingen, die informatie leveren omtrent symmetrie en elektronische structuur.

Het beschreven onderzoek gebeurt in nauwe samenwerking met de Electro-Optic Materials (EOM) divisie van Umicore, die wereldleider is op vlak van de productie van Ge- kristallen en Ge-wafers, en kadert in een lopend FWO project.