Nanostrukturen wachsen selbstorganisiert

Dass Halbleiterstrukturen, z.B. Inseln, Pyramiden oder Ringe von nur wenigen Nanometern quasi von selbst ohne nachträgliche Präparationsschritte entstehen, ist keine Alchemie sondern ein ganz neues Gebiet in der modernen Halbleitertechnologie, deren Grundlagen allerdings schon vor 60 Jahren beschrieben worden sind. Benetzt man beispielsweise GaAs nur mit wenigen Monolagen InAs kommt es, obwohl die Gitterfehlanpassung etwa 7% beträgt, nicht zur Bildung von Versetzungen, sondern es bilden sich verspannte Inseln aus InAs, sogenannte Quantenpunkte.

Eingebettet in eine Halbleitermatrix gleichen diese Nanostrukturen "künstlichen Atomen", die einen einzigartigen Zugang in die Welt der Quantenphysik ermöglichen. Ob auch die Metrologie von diesen neuen Nanostrukturen profitieren kann, wird eine viel diskutierte Frage des PTB-Seminars am 1. Februar sein.

In der PTB werden solche InAs-Quantenpunkten schon seit einigen Jahren hergestellt und untersucht. Erste Ergebnisse haben gezeigt, dass einzelne Elektronen durch die Quantenpunkte tunneln können, wenn man sie in ein geeignetes Bauelement, eine resonanten Tunneldiode, integriert. Die für diese Tunnelprozesse typischen Stufen in der I-U-Kennlinie, konnten sogar bis 50 K (!) beobachtet werden, was letzlich auf die geringe Größe der Quantenpunkte zurückzuführen ist.

Weitere Informationen:
Dr. Klaus Pierz, Tel.: 0531/592-2412, E-Mail: klaus.pierz(at)ptb.de
Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB)