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Erzeugung und Charakterisierung von III/V-Halbleiter-Nanopartikeln in nanoporösen Aluminiumoxidmembranen

Geerkens, Marcus

Primäres Ziel dieser Arbeit ist die gezielte Herstellung und Charakterisierung eines lumineszierenden Galliumnitrid-Aluminiumoxidmembran-Komposits. Basierend auf diesem III/V-Halbleiter sollen Nanometer große Strukturen in den Kavitäten einer nanoporösen Aluminiumoxidmembran makroskopisch manipulierbar gemacht werden. Somit gliedert sich die Aufgabenstellung in zwei Teilbereiche: Es sind die Eigenschaften der Aluminiumoxidmembran hinsichtlich der Erzeugung und dem optischen Verhalten des erzeugten Halbleiters anzupassen. Ein wichtiger Aspekt betrifft die herstellungsbedingte Verunreinigung der Aluminiumoxidmembran durch die Anionen des verwendeten Elektrolyten. Diese können die Eigenschaften erzeugter Halbleiterquantenpunkte beeinträchtigen. Folglich sollte eine nanoporöse Aluminiumoxidmembran aus möglichst reinem Aluminiumoxid bestehen. Hierbei ist zu gewährleisten, daß die Porenstruktur weder durch unerläßliche Modifikationen, noch unter den Synthesebedingungen des Halbleiters leidet. Im zweiten Teilbereich steht die Synthese des eigentlichen lumineszierenden Materials Galliumnitrid im Vordergrund. Nach dem derzeitigen Stand der Technik kommen für die Erzeugung des Halbleiters Galliumnitrid vor allem zwei Kategorien von Vorläuferverbindungen (Precursoren) in Betracht: Zum Einen sind dies metallorganische Single-Source-Precursoren, die eine Herstellung bei vergleichsweise niedriger Temperatur zulassen und damit eine Thermolyse des entstehenden Galliumnitrids verhindern, zum Anderen rein anorganische Precursoren, die bei Temperaturen um 1000°C zum Galliumnitrid umgesetzt werden. Im Gegensatz zu den metallorganischen Precursoren besteht keine Kontaminationsgefahr des entstehenden Halbleiters mit Thermolyseprodukten organischer Substituenten, die eine Beeinträchtigung der optischen Eigenschaften nach sich ziehen könnte. Aufgrund des generellen Interesses an einem alternativen Zugang zu konventionellen Produktionsmethoden sollte die Erzeugung des III/V-Halbleiter-Aluminiumoxidmembran-Komposits durch eine einfache und routinemäßig durchführbare Präparationstechnik gekennzeichnet sein. Zur Charakterisierung der Membran wird in der Entwicklungsphase hauptsächlich das Rasterkraftmikroskop eingesetzt. Die Eigenschaften des Komposits sollen in der Regel durch NMR- als auch XRD-Messungen bestimmt werden und damit eine kollektive Erfassung entstehender Halbleiterpartikel erfolgen.

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Geerkens, Marcus: Erzeugung und Charakterisierung von III/V-Halbleiter-Nanopartikeln in nanoporösen Aluminiumoxidmembranen.

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