quantendrähte für die nanoelektronik bernhard mandl 12.04.2007
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Quantendrähte für die Nanoelektronik
Bernhard Mandl 12.04.2007
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Intel Core 2 Duo:ca. 290 Millionen Transistorenca. 1 cm2 Fläche
Entwicklung in der Nanoelektronik
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Intel Core 2 Duo:ca. 290 Millionen Transistorenca. 1 cm2 Fläche
Der Prozessor:
Entwicklung in der Nanoelektronik
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Motherboard
Verbindung zwischen Prozessorenbisher mit Kupferdrähten
Entwicklung in der Nanoelektronik
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Motherboard
Verbindung zwischen Prozessorenbisher mit Kupferdrähten
Entwicklung in den nächsten Jahren:
Entwicklung in der Nanoelektronik
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Motherboard
Verbindung zwischen Prozessorenbisher mit Kupferdrähten
Entwicklung in den nächsten Jahren:
Im Computer verwendet man Silizium, es gibt aber keine Silizium Lichtquellen - Man benötigt andere Halbleitermaterialien aus denen
z. B. Die Laser in DVD – Playern bestehen: GaAs oder InAs
Entwicklung in der Nanoelektronik
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Materialkombinationen
Kombination von verschiedenen Kristallen● Kristalle sind eine regelmäßige Anordnung von Atomen● Kristalle haben verschiedene Gitterkonstanten
InAs
Si
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Materialkombinationen
Kombination von verschiedenen Kristallen● Kristalle sind eine regelmäßige Anordnung von Atomen● Kristalle haben verschiedene Gitterkonstanten● Verspannungen brechen dicke Schichten auf
InAs
Si
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Kombination von verschiedenen Kristallen● Kristalle sind eine regelmäßige Anordnung von Atomen● Kristalle haben verschiedene Gitterkonstanten● Verspannungen brechen dicke Schichten auf● Lösung: Säulen mit einem kleinen Durchmesser, Verspannungen
werden elastisch abgebaut
Materialkombinationen
InAs
Si
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• Eine einkristalline Struktur mit winzigen Abmessungen - Durchmessr von einem Tausenstel eines Haares
Was ist ein “Quantendraht” oder “Nanowire”
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Quantendrähte aus anderen Halbleitermaterialien die auf Silizium Licht abgeben
Licht mit Siliziumsubstraten
Mögliche Lösung:
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Goldkatalysiertes Wachstum
Metall (gold) assistiertes Wachstum von Nanodrähte
Einkristallines Substrat als Basis
InP(111)B - substrateHalbleitersubstrat
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Einkristallines Substrat als Basis
Aufbringen von Gold Nanopartikel
Goldkatalysiertes Wachstum
Metall (gold) assistiertes Wachstum von Nanodrähte
InP(111)B - substrateHalbleitersubstrat
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Einkristallines Substrat als Basis
Aufbringen von Gold Nanopartikel
→ Nanopartikel wirken als Startpunkt für die Nanodrähte
Goldkatalysiertes Wachstum
Metall (gold) assistiertes Wachstum von Nanodrähte
InP(111)B - substrateHalbleitersubstrat
Indium , Arsen
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Einkristallines Substrat als Basis
Aufbringen von Gold Nanopartikel
→ Nanopartikel wirken als Startpunkt für die Nanodrähte
Länge der Nanodrähte wird über die Wachstumsdauer geregelt
Goldkatalysiertes Wachstum
Metall (gold) assistiertes Wachstum von Nanodrähte
InP(111)B - substrateHalbleitersubstrat
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Goldkatalysiertes Wachstum
Nanodrähte auf Si Materialien im Nanodraht:blau – Arsen, rot – Indium,grün – Gold
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Gold zerstört die halbleitenden Eigenschaften von Silizium Nicht in Kombination mit Silizium - Transistortechnologie brauchbar Siliziumtechnologie macht ca 90 % aller Halbleiterbauteile aus Nanodrahtwachstum ohne Verwendung von Gold
Nachteile des durch Gold katalysierten Drahtwachstums
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Metallfreies Wachstum
Metallfreies Wachstum von Nanodrähten auf verschiedenen Substraten
InP(111)B - substrateHalbleitersubstrat
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Metallfreies Wachstum
Metallfreies Wachstum von Nanodrähten auf verschiedenen Substraten
Aufbringen einer 1.3 nm dickenSiOx Schicht
InP(111)B - substrate
SiO : d = 1.3 nm x
d Halbleitersubstrat
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Metallfreies Wachstum
Metallfreies Wachstum von Nanodrähten auf verschiedenen Substraten
InP(111)B - substrateHalbleitersubstrat
Form ierung von SiO Clustern bei 500 °C
x
Aufbringen einer 1.3 nm dickenSiOx Schicht
Entstehung von Teilchen beim Aufheizen bei ca 500 °C
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Metallfreies Wachstum
Metallfreies Wachstum von Nanodrähten auf verschiedenen Substraten
Halbleitersubstrat
InAs W iresIndium , Arsen SiO
x wirkt als eine Art
Katalysator für das Nanodrahtwachstum
Durchbruch: Keine Goldteilchen werden für das Wachstum
benötigt. Dazu 2 Publikation von mir in der Zeitschrift Nano Letters
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Metallfreies Wachstum
Draht: Atomlage auf AtomlageGoldfrei gewachsene Nanodrähte
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Zusammenfassung und weitere Anwendungen
Bisher erreicht mit Nanodrähten:
Weitere Anwendungen in der Nanoelektronik:
Anwendungen außerhalb der Nanoelektronik:
Emission von Licht auf Silizium Gold freies Wachstum auf Silizium
Ein-Elektronen Bauelemente Miteinander verbundene Nanodrähte
Kontrolle über die Wachstumsrichtung von Nervenzellen Impfen von Zellen
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Nanodraht Einelektronen – RAM(Speicherbaustein)
Noch kleinere Struktureninnerhalb eines Nanodrahtes
Strukturen im Nanodraht – Ein-Elektronen Bauelemente
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Nanodrähte auf Nanodrähten gewachsen
Nanobäume
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Bilder von miteinander verbundenenNanobäumen
Netzwerke von Nanodrähten
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Wachstum von Nervenzellen auf Nanodrähten – damit kann die Wachstumrichtung der Nerven vorgegeben werden
Biochemie und -Physik
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Nanonadeln für die Injektion in eine Zelle
Biochemie und -Physik
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Danke für Eure Aufmerksamkeit