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Fritz Kohlrausch Preis der Österreichischen Physikalischen Gesellschaft an Rinaldo Trotta

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Bildquelle: Robert Herbst, POINT OF VIEW (http://pov.at). ...  more of Fritz Kohlrausch Preis der Österreichischen Physikalischen Gesellschaft an Rinaldo Trotta (Titel)

Video Online: "Embedding a Single Quantum Dot into a Photonic Crystal Cavity"

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Artikel OÖNachrichten: "Rinaldo Trotta: Der 1,5-Millionen-Euro-Forscher"

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Our recent work (Nature Comm.7, 10375, 2016) on tunable entangled photons from QDs has been recently highlighted in the Laser Focus World magazine!

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Back Cover of Phys. Status Solidi A 3/2016

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Winner of Science Slam Linz and the Austrian Final in Vienna 2016: Martyna Grydlik!!!

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"Wenn es in der Physik funkt...", Artikel in der PRESSE

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Content

Dr. DI Michael Mühlberger

PhD thesis:

"Silicon-based Heterostructures: Growth, Modulation Doping and Spin Properties"

Abstract

This work deals with the realization of silicon-based single-crystalline layers and their properties. The enlargement of physical properties of the world’s most important semiconductor silicon (Si) is achieved by adding germanium (Ge) or carbon (C). The main focus in this thesis is put on silicon-germanium. All samples were grown by molecular beam epitaxy (MBE), a method that allows producing thin crystalline films of very high quality with almost atomic layer precision.

The first part deals with basic growth properties of alternating Si and SiGe layers, so-called superlattices. In pure silicon the growth kinetics leads under certain conditions to the formation of ripples on the sample surface. It is shown, that in Si/SiGe superlattices the same mechanism is responsible for this so-called step-bunching, and that the strain that arises when two materials with different lattice constant are deposited on each other does not play a role. Instead, strain leads to three-dimensional relaxation mechanisms. Strain-induced stepbunching, which has been proposed in the literature, can be excluded with high probability in the material system Si/SiGe. The ripple formation is solely governed by kinetic effects.

The second part treats the growth and the electrical properties of modulation-doped structures. Modulation-doping is a technique, which allows the growth of samples where the scattering of electrons is strongly reduced, which therefore can have high mobilities. Different growth and doping concepts are presented. The best results were obtained by depositing the silicon channel for the electrons on top of a 3µm thick layer with linearly increasing germaniumcontent. Doping was most successfully done by reducing the growth temperature down to 300°C for the layer, where the n-dopant antimony (Sb) is to be incorporated.

In this work, low temperature electron mobilities of up to 341,000cm2/Vs under optimized conditions were obtained. This is a new record for samples grown in the MBE-machine at our institute and, although below the best values reported in literature, still within their range. The use of the spin of the electron in addition to its charge offers new and exciting possibilities for the realization of novel devices. The spin of the electrons in such modulationdoped Si/SiGe structures is preserved for several microseconds, which is extremely long compared to III-V semiconductors. As a possible application of this outstanding property a scheme for a silicon-germanium spin transistor for quantum computation is presented.

Diploma thesis:

"Modulationsdotierte Si/Si1-xGex- und Si/Si1-yCy-Heterostrukturen"

Abstract

Die Zielsetzung dieser Diplomarbeit war die Herstellung von Proben mit hohen Ladungsträgerbeweglichkeiten im Materialsystem Si/Si1-xGex/Si1-yCy mittels Molekularstrahlepitaxie. Um hohe Elektronenbeweglichkeiten zu erreichen, gibt es zwei Möglichkeiten: eine verspannte Siliziumschicht auf einem relaxierten Si1-xGex-Puffer und verspanntes Si1-yCy direkt auf Silizium. Hohe Löcherbeweglichkeiten kann man mit Si1-kGek auf einem Si1-xGex (k>x) oder mit Si1-xGex auf Silizium erzielen. Das Hauptaugenmerk lag auf der Herstellung von Si1-xGex-Heterostrukturen. Im Zuge dieser Tätigkeiten wurde der Dotierstoffeinbau, insbesondere der von Antimon, genauer untersucht. Es wurden zwei Dotierverfahren verwendet, Doping by Secondary Implantation und der kinetisch limitierte Einbau bei tiefen Wachstumstemperaturen. Elektronenbeweglichkeiten von über 100.000cm2/Vs bei 1,4K in einem modulationsdotierten Silizium-Kanal auf relaxiertem Si1-xGex-Puffer wurden erreicht, die höchsten in dieser MBE-Kammer bis jetzt erzielten. In Si0,3Ge0,7-Kanälen auf einem relaxiertem Puffer konnten Löcherbeweglichkeiten von 5500cm2/Vs bei 1,4K gemessen werden. Zur Modulationsdotierung im System Si1-yCy wurden Vorversuche unternommen, da das Wachstum von Si1-yCy schwieriger zu kontrollieren ist als das von Si1-xGex. Es wurden dicke Si1-yCy-Schichten auf Silizium gewachsen, um deren Relaxation zu untersuchen. Die Ergebnisse sind noch nicht schlüssig. An ternären Schichten wurde das Einbauverhalten von Kohlenstoff studiert. Als weitere Verwendungsmöglichkeit des Kohlenstoffs wurde sein Einfluß auf die Diffusion von Bor aus der Si1-x(-y)Gex(Cy)-Basis von Heterobipolartransistoren untersucht. Im Rahmen dieser Diplomarbeit wurden über 120 Proben gewachsen.

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