Quanten-Silicium startet bei Größen von etwa 10nm und darunter. Diese Größe entspricht etwa dem zweifachen des Exzitonen Bohr Radius in Silicium. Silicium Nanostrukturen in einer solchen Größe verhalten sich nicht mehr wie Bulk-Silicium, sondern Quanteneffekte dominieren. Diese Quanteneffekte resultieren in einer Aufweitung der Wellenfunktion vom Elektron. Aus dem Partikel-in-einer-Box-Modell folgt direkt eine Erhöhung der Bandlücke in Silicium. Zusätzlich wird die Bandlücke von Silicium quasi-direkt, im Gegensatz zu seinen indirekten Bulk-Eigenschaften. Die quasi-direkten Eigenschaften resultieren in einer erhöhten strahlenden Rekombinationsrate. In dieser Arbeit wurden die strukturellen Eigenschaften und die daraus resultierende optischen und elektronischen Eigenschaften von nanoskaligem Silicium untersucht. Das Nano-Silicium ist in einer Siliciumdioxidmatrix eingebettet. Um NanoSilicium untersuchen zu können, wurde ein neuartiger stickstofffreier plasmaunterstützter Gasphasenabscheidungsprozess, bestehend aus Monosilan und Sauerstoff, entwickelt. Dieser Prozess erlaubt die Abscheidung von jedem Suboxid von amorphen Silicium bis hin zum Siliciumdioxid. Innerhalb dieser Arbeit wurden unterschiedliche Suboxide getrennt durch Siliciumdioxid abgeschieden. Dies nennt man den Übergitter-Ansatz. Anschließend an die Abscheidung wurden die Filme unter verschiedenen Temperaturen, bis zu 1150 °C, getempert. Bei solchen Temperaturen separieren sich die Phasen und die Kristallisierung findet statt. Daraus entstehen einzelne Nanokristalle bis hin zu perkolierten Netzwerken, abhängig von der verwendeten Stöchiometrie. Darauf folgend wurden die struktuerellen Eigenschaften dieser Filme untersucht. Kristallines Nano-Silicium wird bei Temperaturen von 1000 °C und darüber gebildet. Allgemein gesprochen kristallisieren diese Filme nahezu komplett bei Temperaturen von 1100 °C. Abhängig von der Zeit und Temperatur der Temperung findet ein signifikanter Materialverlust statt. Dieser Materialverlust kann verhindert werden, wenn eine ...
Silicon nanostructures: from isolated nanocrystals to percolated networks
01.01.2017
Hochschulschrift
Elektronische Ressource
Englisch
Silicon nanocrystals in carbide matrix
Online Contents | 2014
|Polarization properties of the luminescence from silicon nanocrystals [4355-19]
British Library Conference Proceedings | 2001
|Quantum chemical simulation of silicon nanostructures
British Library Conference Proceedings | 1999
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