Deposition im Ultrahoch-Vakuum (UHV)

Die UHV-Präparation dient sowohl Untersuchungen zum Einfluss von Oberflächen-Rekonstruktionen und wenigen Monolagen dicken Zwischenschichten auf den Bandoffset in Halb­leiter­heterostrukturen, als auch der Präparation von Silizium- und Metalloxid-basierten Dünnschichten. Es sollen das Wirkprinzip, die atomar-chemische Struktur und die elektronischen Eigenschaften effizienter Hetero­emitter-Solarstrukturen und Quantenstrukturen für Solar­anwendungen erforscht werden.

Ausgangspunkt sind die oxidfreien, z.T. auch rekonstruierten (1000°C im UHV) Siliziumoberflächen von 2-Zoll-Silizium-Wafern. Bei einem Basisdruck von 5x10-11 mbar können aus Efussionszellen und Elektronenstrahl­verdampfern Festkörper verdampft und aus einer RF-Plasmaquelle reaktive Gasatome (O, N, H) oder Ionen zum Schicht­wachstum auf 2-Zoll-Si-Wafern bereitgestellt werden. Mit der RF-Plasmaquelle ist es insbesondere möglich, Gase als reaktive Partner in das Schichtwachstum einzubeziehen und so beispielsweise die Stöchiometrie von oxidischen Schichten einzustellen, entweder während des Wachstums, oder auch im Anschluss daran. Auch eine Wasserstoff-Nach­behandlung kann durchgeführt werden.

Die Substratoberfläche und das Wachstum können mittels RHEED-Messungen kontrolliert werden. Die in-situ Analytik erlaubt es, Band­offsets und elektronische Struktur (CFSYS, UPS), sowie chemische Bindungen (XPS) zu analysieren. Eine abschließende in-situ-Metallisierung (Pt, Au, Al) ist verfügbar, um die erzeugten Schicht­strukturen ohne ungewollte Modifizierung durch den Transport an Atmosphäre elektrisch zu charakterisieren.

Schematische Abbildung der RF-Plasmaquelle