Studie van de aard en het elektrisch gedrag van defecten in germanium

Promotoren: Prof. Henk Vrielinck en Prof. Jan Vanhellemont

Begeleiding: Dr. Johan Lauwaert

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, onzuiverheden

Probleemstelling:

Door de hoge mobiliteit van ladingsdragers is er een hernieuwde belangstelling voor het gebruik van germanium als actieve laag in geavanceerde geïntegreerde schakelingen. Transitiemetalen en transitiemetaal-germaniden worden hierbij vaak als contactmateriaal gebruikt. Het groeien en processen van dergelijke lagen vereist hoge temperaturen, waarbij intrinsieke puntdefecten worden gecreëerd en ook metaalonzuiverheden in het Ge kunnen binnendringen. Daarnaast vindt hoogzuiver, hoogresistief Ge ook toepassing in de fabricage van stralingsdetectoren. Restconcentraties van (transitie)metaalonzuiverheden hebben belangrijke invloed hebben de levensduur van de minoritaire ladingsdragers in hoogzuiver Ge en bepalen de kwaliteit van het detectormateriaal. Momenteel is de kennis van intrinsieke en transitiemetaal-gerelateerde puntdefecten in Ge echter nog incompleet. Onderzoek met behulp van Deep-Level Transient Spectroscopy (DLTS) en Fourier-Transform InfraRood spectroscopie (FTIR) laat toe de diepe en ondiepe niveaus die dergelijke defecten in de bandkloof van Ge introduceren nauwkeurig te karakteriseren. Dit laat toe de invloed van dergelijke defecten op de elektrische eigenschappen van Ge te begrijpen.

Doelstelling:

In deze masterproef zullen punt- en uitgebreide defecten in germanium onderzocht met behulp van DLTS en FTIR spectroscopie. De basiskarakterisering van de specimens gebeurt met van der Pauw en Hall metingen, waarmee resistiviteitsveranderingen, rechtstreeks gekoppeld met de aanwezigheid van donoren en acceptoren in de halfgeleider, kunnen worden vastgesteld. De aard van de defecten zal in hoofdzaak worden bestudeerd met DLTS en FTIR spectroscopie. Met FTIR worden de atomaire vibraties en de elektronische overgangen van puntdefecten onderzocht, terwijl DLTS, toelaat om corresponderende diepe 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 de symmetrie en elektronische structuur en met temperatuurafhankelijke van der Pauw en Hall metingen, waarin de invriezing van ladingsdragers op donor- en acceptorniveaus rechtstreeks kan worden waargenomen.

Het beschreven onderzoek maakt deel uit van een langdurige samenwerking met de Electro-Optic Materials (EOM) divisie van Umicore, die wereldleider is op vlak van de productie van Ge-kristallen en Ge-wafers.