Ionenstrahlinduzierte Strukturmodifikationen in amorphem Germanium

Steinbach, Tobias GND

Die anwendungsorientierte Modifikation der physikalischen und chemischen Festkörpereigenschaften durch die vielfältig einsetzbare Technologie der Ionenbestrahlung wurde seit ihrem Beginn in den 60er Jahren in der Materialforschung stetig weiterentwickelt und ist in einer technologisch hochentwickelten Gesellschaft, die immer weiter in die Welt der Mikro-und Nanostrukturen vordringt, nicht mehr zu ersetzen. Die in der modernen Bauelementetechnologie etablierte konventionelle niederenergetische Ionenbestrahlung nutzt das präzise Einbringen von Fremdatomen (Dotierung) aus, das sich durch hohe Genauigkeit, Homogenität und Reproduzierbarkeit des Dotiervorgangs sowie die relativ freie Wahl des Dotierprofils auszeichnet [1–3]. Zudem bietet sich die Möglichkeit der Dotierung durch dünne passivierende Oberflächenschichten [1], während in Verbindung mit gängigen Maskierungsverfahren qualitativ hochwertige Mikro-und Nanostrukturen zwei-oder sogar dreidimensional realisiert werden können [1, 4–6]. Nachteilig auf die gewünschten physikalischen Eigenschaften wirkt sich die ionenstrahlinduzierte Erzeugung von Strahlenschäden aus, die durch geeignete Nachfolgebehandlungen behoben werden müssen [1]. Hochfluenzimplantationen resultieren im Allgemeinen in einer kompletten Zerstörung der Kristallstruktur (Amorphisierung) sowie in einer Veränderung der stöchiometrischen Zusammensetzung des Materials [1–3], was eine weitere Modifizierung der chemischen, mechanischen, magnetischen und optischen Festkörpereigenschaften ermöglicht. Beispiele hierfür sind die Herstellung supraleitender Verbindungen [1, 7], Oberflächenveredelung und -härtung [8] oder die Herstellung von Wellenleitern, Modulatoren und photonischen Kristallen [1, 5, 6]. Die Verwendung hochenergetischer Schwerionenbestrahlung zur definierten Modifikation struktureller und physikalischer Festkörpereigenschaften wird technologisch erst in Ansätzen genutzt [9–18], erfährt aber infolge zunehmender Untersuchungen zur Auswirkung von hoher elektronischer Energiedeponierung auf die im atomaren System induzierten Phasentransformationen und -übergänge zunehmend an Bedeutung.

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Steinbach, Tobias: Ionenstrahlinduzierte Strukturmodifikationen in amorphem Germanium. 2012.

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