Die alle zwei Jahre stattfindende internationale Konferenz „Gettering and Defect Engineering in Semiconductor Technology“ (GADEST), die kürzlich in ihrer 20. Ausgabe in Bad Schandau durchgeführt wurde, bietet eine Plattform für den Austausch über die neuesten Entwicklungen und Herausforderungen in der Halbleitertechnologie und -bauelementen.

Bei der diesjährigen Konferenz, hat Raphael Behrle vom Institut für Festkörperelektronik unter 13 Bewerbern einen der beiden „Young Scientist Awards“ für sein Forschungsthema „Comparative Study of Charge Carrier Transport in Al-Si and Al-Ge Nanowire Heterostructure Transistors“ erhalten. Auf Basis des Beitrags, sowie der darauffolgenden Diskussion, wurden die Preisträger von einer internationalen Fachjury bestimmt.

In der vorgestellten Arbeit wurde der Ladungsträgertransport und die involvierten physikalischen Mechanismen in Aluminium-Silizium und Aluminium-Germanium basierten Nanowire Heterostrukturen systematisch analysiert. Dazu wurden die erwähnten Metall-Halbleiter-Metall Strukturen in Schottky Barrieren Feldeffekt Transistoren integriert. Diese sind besonders für rekonfigurierbare Logik, welche ihre Funktion dynamisch während des Betriebs an die Anforderungen anpassen kann, von hohem Interesse. Bemerkenswert ist, dass bei beiden Materialsystemen die selben monokristallinen Aluminium Kontakte zu Silizium und Germanium gebildet werden, was eine Vergleichsstudie der den beiden Gruppe IV Halbleitern ermöglicht. Im Zuge der Untersuchungen wurde für das Aluminium-Silizium System eine symmetrische effektive Schottky Barriere für Elektronen und Löcher extrahiert, welche wichtig für die Realisierung von rekonfigurierbarer Elektronik ist. Im Gegensatz dazu bietet das Aluminium-Germanium Material System quasi-ohmsche Kontakte für den Löchertransport und ermöglicht für Elektronen die Nutzung eines negativen differentiellen Widerstands. Durch die Nutzung von Multi-Gate Architekturen können diese Effekte weiter ausgenutzt werden um die Eigenschaften zu konfigurieren.

„Die Untersuchungen der Ladungsträgertransporteigenschaften in den beiden Gruppe IV Halbleitern, Silizium und Germanium gibt nicht nur Einblicke in die grundlegenden Transportmechanismen, sondern eröffnet auch die Möglichkeit zur Entwicklung von neuartigen adaptiven Bauelementen“, sagt Raphael Behrle, der als Projektassistent in der Forschungsgruppe von Prof. Walter M. Weber am Institut für Festkörperelektronik arbeitet. Seine PhD-Stelle wird vom FWF-Projekt „HyperGe“ von Dr. Masiar Sistani, welcher auch sein Co-Supervisor ist, finanziert.

„Ich bin gespannt, wie sich die Materialsysteme weiterentwickeln und welche zukünftigen Bauelemente und Schaltungen in Zukunft damit realisiert werden“, sagt Raphael Behrle.

Originalpublikation:

R. Behrle, C.G.E. Murphey, J.F. Cahoon, S. Barth, M.I. den Hertog, W.M. Weber, M. Sistani, Understanding the Electronic Transport of Al-Si and Al-Ge Nanojunctions by Exploiting Temperature-Dependent Bias Spectroscopy, ACS Applied Materials & Interfaces, 16, 19350–19358, 2024.