Sonderforschungsbereich 762; Funktionalität Oxidischer Grenzflächen, Teilprojekt B4: Lateraler Transport in oxidischen Feldeffekt-Strukturen

Es soll der laterale Transport in Oxid-Heterostrukturen untersucht werden. Durch Korrelation der aus elektrischen Kennlinienfeldern bestimmten Parameter mit mikroskopischen Transporteigenschaften auf µm- (Mikro-Photolumineszenz) und nm- (Katho­do­lumineszenz) Längenskala soll ein konsistentes Ver­ständnis der elektronischen sowie der ambipolaren Transportmechanismen erarbeitet werden. Die charakteristischen Temperatur- und Energieabhängigkeiten ergeben Aufschluss über die zu Grunde liegenden Streumechanismen. Die Transport-Eigen­schaf­ten sollen auf strukturelle (ideale und nicht-ideale) Eigenschaften der Gate-Hetero­struktur und ihrer Grenzfläche, des Kanals und seiner Grenzflächen sowie das Banddiagramm, eingebaute Ver­spannun­gen und Punktdefekte (Dotierung und Defekte) zurückgeführt werden. Die Prototyp-Struktur für die geplanten Untersuchungen ist ein Feldeffekt-Transistor mit isolierendem Gate (MISFET). Der Leitungskanal soll aus ZnO sowie ZnO-basierten Hetero­strukturen in verschiedener kristallographischer Orien­tie­rung, d.h. mit verschiedener Orien­tierung der spontanen Polarisation, bestehen. Neben dem sich an der/den Hetero-Grenz­fläche(n) ausbildenden zwei-dimen­sio­nalen Elektronengas (2DEG) ist die unter dem Gate ver­gra­bene ZnO-Oberfläche selbst ebenfalls von Interesse, da diese, abhängig von ihrer Vor­ge­schichte (Temperatur, Gasatmosphäre), auch einen leitfähigen Kanal darstellen kann. Als Gate-Material sollen verschiedene Oxide ohne elektrische Polarisation (z.B. Al­2O3­), mit spontaner Polari­sa­tion (z.B. MgxZn1-xO) sowie schaltbarer Polarisation (z.B. BaTiO3) untersucht werden. Perspektivisch sollen als Kanalmaterial auch ferromagnetische, halbleitende Oxide eingesetzt werden, um eine grenzflächenbestimmte Struktur mit schaltbaren und gekoppelten ferromagnetischen und ferroelektrischen Eigenschaften zu erhalten.