Wachstum, experimentelle Analyse und ab-initio-basierte theoretische Simulation des Einflusses von Fremdatomen auf Wachstum und Eigenschaften von Quantenpunkten

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Ein aktuelles Problem bei der Herstellung von Quantenpunkten ist es, dass Größe und Packungsdichte nur in begrenztem Maße unabhängig voneinander kontrolliert werden können. Insbesondere eine Erhöhung der Dichte, sowohl bezogen auf eine Schichtebene als auch auf das Volumen (d.h. die mögliche vertikale Packungsdichte von aufeinanderfolgenden Lagen von Quantenpunkten) wird als Schlüssel für effiziente optoelektronische Bauelemente angesehen. Hierzu wäre es extrem interessant, extrinsische Einflussmöglichkeiten zu identifizieren, die Größe und Dichte der Quantenpunkte über einen weiten bereiche beeinflussen. Ein vielversprechender Ansatz ist das gezielte Einbringen von 'Fremdatomen' auf die Oberfläche. Durch geschickte Wahl der chemischen Spezies und Konzentration der Fremdatome lassen sich Struktur der Oberfläche, Diffusionsbarrieren und Oberflächenmorphologie über einen weiten Bereich variieren. In diesem Projekt soll durch Kombination von Wachstumsexperimenten, struktureller und chemischer Analyse und ab-initio-basierter Wachstumssimulation untersucht werden, welchen Einfluss solche Änderungen auf Größe und Dichte von Quantenpunkten haben. Die Untersuchungen sollen am technologisch besonders gut beherrschten System von InAs-Quantenpunkten in einer GaAs-Matrix durchgeführt werden. Am Beispiel von N als Fremdatom soll untersucht werden, ob und wie diese Spezies Struktur und Kinetik der GaAsSubstratoberfläche modifiziert, welchen Einfluss sie auf Nukleationsdichte und Größenverteilung von InAs-Quantenpunkten hat und ob durch den Einbau von N Quantenpunktstapel mit verzerrungskompensierenden Barrieren realisierbar sind.