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Campusplan

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Halbleiter

Physikalische Inhalte:

  • Halbleiter, Dotierung, Bauelemente
  • Quantisierung der Elektronenzustände im Potentialtopf,
  • Quantenmechanik, Quantencomputer

Experimente:

Am Institut für Halbleiterphysik steht ein Reinraum zur Verfügung, in dem Halbleitermaterialien, Halbleiterstrukturen und Bauelemente hergestellt werden. Der Reinraum kann besichtigt werden, es können in der kurzen Zeit aber keine Versuchen selbst durchgeführt werden.
Folgende Verfahren und Geräte können besichtigt werden: Messmethoden zur Charakterisierung der Halbleiterstrukturen wie Photolumineszenz (Optische Methode), Magnetotransport (elektrische Messungen im Magnetfeld bei tiefen Temperaturen) und Atomkraftmikroskop.

Inhalt des einführenden Vortrags:

Die modernen Halbleiterbauelemente sind aus unserem täglichen Leben nicht mehr wegzudenken. Sie finden Einsatz in Datenverarbeitung, Kommunikation, Multimedia und in den meisten Geräten des täglichen Lebens. Man kann mit Halbleiterstrukturen aber auch grundlegende Untersuchungen durchführen, die Aussagen der modernen Quantenphysik testen.
Im ersten Teil des Vortrages werden grundlegende Eigenschaften der Halbleitermaterialien dargestellt. Verschiedene Bauelemente wie Diode u. Transistor werden erwähnt, deren Funktionsweise wird aber nicht näher erläutert. Die Miniaturisierung von Halbleiterbauelementen in integrierten Schaltkreisen ermöglicht die heutigen Computer und die moderne Datenkommunikation. Für die Entwicklung der integrierten Schaltkreise wurde im Jahr 2000 der Physiknobelpreis zur Hälfte an Jack S. Kilby vergeben. Die andere Hälfte des Nobelpreises wurde an Zhores I. Alferov und Herbert Kroemer "für die Entwicklung von Halbleiterheterostrukturen für Hochgeschwindigkeits- und Optoelektronik" vergeben.
Die fortschreitende Miniaturisierung von Halbleiterstrukturen führt aber auch zu neuen Effekten. Aufgrund der geringen Abmessungen von Strukturen mit wenigen Nanometern, kann man die direkte Quantisierung der Elektronen in diesen Strukturen beobachten. Man kann quasi künstliche Atome herstellen, in denen die Elektronen eingesperrt sind, so ähnlich wie in richtigen Atomen, allerdings mit viel geringeren Bindungsenergien. Der Vorteil der Halbleiternanostrukturen besteht aber darin, dass man elektrische Anschlüsse an diese künstlichen Atome herstellen kann und Quanteneffekte mit Hilfe elektrischer Messungen direkt nachweisen und darstellen kann. Derartige Strukturen könnten in Zukunft für Quantum Computation verwendet werden, wo man mit paralleler Quantenlogik arbeitet.

Dauer:

3 Stunden

Bei Interesse an diesem Thema wenden Sie sich bitte an gerhard.brunthaler(/\t)jku.at.