Selbstorganisation bei Wachstum und Ionenbeschuss von Halbleiteroberflächen und deren Ausnutzung zur Herstellung magnetischer Nanostrukturen

Christian Robert Hofer

Selbstorganisation bei Wachstum und Ionenbeschuss von Halbleiteroberflächen und deren Ausnutzung zur Herstellung magnetischer Nanostrukturen

Translated title of the contribution: Self-organisation during growth and ion bombardment of semiconductor surfaces and their application to generate magnetic nanostructures

Christian Robert Hofer

Chair of Physics (460)

Research output: Thesis › Doctoral Thesis

Abstract

In Silicon-Germanium/Si(001) heteroepitaxy and during ion-bombardment of semiconductor surfaces, the mechanisms of self-organisation are used to generate nanostructures. This is a rather elegant way to create regular arrangements of nanostructures on the wafer-scale. The nanostructures were characterized using the Atomic Force Microscope (AFM). Besides nanofaceted SiGe structures, noble-gas ion-bombardment of Si(001) surfaces resulted in nanostructures which extend 30 nm in diameter and 3,5 nm in height. The self-organised semiconductor-substrates were used as templates to deposit magnetic layers in order to generate regular arrays of independent nanomagnets. On {113} faceted SiGe surfaces, the shadow deposition of Co resulted in a regular arrangement of nanomagnets which are 200 nm x 100 nm small. The nanomagnets where characterized by x-ray photo-emission electron microscopy (XPEEM) analysing the x-ray magnetic circular dichroism (XMCD). By shadow-deposition on ion-eroded GaSb-surfaces nanomagnets were created, which have a diameter of 50 nm. They were detected with the magnetic force microscopy (MFM). With this technique a storage density of about 0.2 Tbit/square inch can be reached. The method of shadow deposition on self-organised semiconductor templates is a proper tool for the upcoming development of storage media with increasing storage density.

Translated title of the contribution	Self-organisation during growth and ion bombardment of semiconductor surfaces and their application to generate magnetic nanostructures
Original language	German
Qualification	Dr.mont.
Supervisors/Advisors	Teichert, Karl Christian, Assessor A (internal) Krenn, Heinz, Assessor B (external), External person
Publication status	Published - 2007

Bibliographical note

embargoed until null

Keywords

self-organisation ion bombardment nanostructures
magnetic atomic force microscopy

Cite this

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title = "Selbstorganisation bei Wachstum und Ionenbeschuss von Halbleiteroberfl{\"a}chen und deren Ausnutzung zur Herstellung magnetischer Nanostrukturen",

abstract = "Durch Ausnutzung von Selbstorganisationsmechanismen bei der Silizium-Germanium/Si(001)-Heteroepitaxie und dem Ionenbeschuss von Halbleiteroberfl{\"a}chen wurden ohne aufw{\"a}ndige, serielle Strukturierung gro{\ss}fl{\"a}chig regelm{\"a}{\ss}ige Anordnungen von Nanostrukturen erzeugt, die mittels Rasterkraftmikroskopie (AFM) charakterisiert wurden. Neben nanofacettierten SiGe-Strukturen konnten durch Edelgasionenbeschuss von Si(001)-Oberfl{\"a}chen Nanostrukturen mit Durchmessern von nur 30 nm und H{\"o}hen bis zu 3,5 nm hergestellt werden. Die selbstorganisierten Halbleitersubstrate wurden als Template eingesetzt, um darauf magnetische Schichten so abzuscheiden, dass sich Anordnungen isolierter Nanomagnete ergeben. Mittels Schr{\"a}gbedampfung von Co auf {113} facettierten SiGe-Templaten konnten regelm{\"a}{\ss}ig angeordnete und 200 nm x 100 nm gro{\ss}e Nanomagnete erzeugt werden. Diese wurden mittels XPEEM-XMCD (R{\"o}ntgen-Photoemissions-Elektronenmikroskop mit Auswertung des magnetischen R{\"o}ntgenzirkulardichroismus) detektiert. Durch Schr{\"a}gbedampfung von ionenbeschossenen GaSb-Oberfl{\"a}chen konnten Nanomagnete mit lateraler Ausdehnung von 50 nm hergestellt und mittels Magnetkraftmikroskopie (MFM) charakterisiert werden. Die m{\"o}gliche resultierende Speicherdichte betr{\"a}gt 0,2 Tbit/Quadratzoll. Die erfolgreiche Anwendung der Schr{\"a}gbedampfungstechnik auf selbstorganisierten Halbleitersubstraten kann als Grundlage f{\"u}r die Entwicklung von Speicheranwendungen mit sehr hoher Dichte dienen.",

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author = "Hofer, {Christian Robert}",

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year = "2007",

language = "Deutsch",

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TY - BOOK

T1 - Selbstorganisation bei Wachstum und Ionenbeschuss von Halbleiteroberflächen und deren Ausnutzung zur Herstellung magnetischer Nanostrukturen

AU - Hofer, Christian Robert

N1 - gesperrt bis null

PY - 2007

Y1 - 2007

N2 - Durch Ausnutzung von Selbstorganisationsmechanismen bei der Silizium-Germanium/Si(001)-Heteroepitaxie und dem Ionenbeschuss von Halbleiteroberflächen wurden ohne aufwändige, serielle Strukturierung großflächig regelmäßige Anordnungen von Nanostrukturen erzeugt, die mittels Rasterkraftmikroskopie (AFM) charakterisiert wurden. Neben nanofacettierten SiGe-Strukturen konnten durch Edelgasionenbeschuss von Si(001)-Oberflächen Nanostrukturen mit Durchmessern von nur 30 nm und Höhen bis zu 3,5 nm hergestellt werden. Die selbstorganisierten Halbleitersubstrate wurden als Template eingesetzt, um darauf magnetische Schichten so abzuscheiden, dass sich Anordnungen isolierter Nanomagnete ergeben. Mittels Schrägbedampfung von Co auf {113} facettierten SiGe-Templaten konnten regelmäßig angeordnete und 200 nm x 100 nm große Nanomagnete erzeugt werden. Diese wurden mittels XPEEM-XMCD (Röntgen-Photoemissions-Elektronenmikroskop mit Auswertung des magnetischen Röntgenzirkulardichroismus) detektiert. Durch Schrägbedampfung von ionenbeschossenen GaSb-Oberflächen konnten Nanomagnete mit lateraler Ausdehnung von 50 nm hergestellt und mittels Magnetkraftmikroskopie (MFM) charakterisiert werden. Die mögliche resultierende Speicherdichte beträgt 0,2 Tbit/Quadratzoll. Die erfolgreiche Anwendung der Schrägbedampfungstechnik auf selbstorganisierten Halbleitersubstraten kann als Grundlage für die Entwicklung von Speicheranwendungen mit sehr hoher Dichte dienen.

AB - Durch Ausnutzung von Selbstorganisationsmechanismen bei der Silizium-Germanium/Si(001)-Heteroepitaxie und dem Ionenbeschuss von Halbleiteroberflächen wurden ohne aufwändige, serielle Strukturierung großflächig regelmäßige Anordnungen von Nanostrukturen erzeugt, die mittels Rasterkraftmikroskopie (AFM) charakterisiert wurden. Neben nanofacettierten SiGe-Strukturen konnten durch Edelgasionenbeschuss von Si(001)-Oberflächen Nanostrukturen mit Durchmessern von nur 30 nm und Höhen bis zu 3,5 nm hergestellt werden. Die selbstorganisierten Halbleitersubstrate wurden als Template eingesetzt, um darauf magnetische Schichten so abzuscheiden, dass sich Anordnungen isolierter Nanomagnete ergeben. Mittels Schrägbedampfung von Co auf {113} facettierten SiGe-Templaten konnten regelmäßig angeordnete und 200 nm x 100 nm große Nanomagnete erzeugt werden. Diese wurden mittels XPEEM-XMCD (Röntgen-Photoemissions-Elektronenmikroskop mit Auswertung des magnetischen Röntgenzirkulardichroismus) detektiert. Durch Schrägbedampfung von ionenbeschossenen GaSb-Oberflächen konnten Nanomagnete mit lateraler Ausdehnung von 50 nm hergestellt und mittels Magnetkraftmikroskopie (MFM) charakterisiert werden. Die mögliche resultierende Speicherdichte beträgt 0,2 Tbit/Quadratzoll. Die erfolgreiche Anwendung der Schrägbedampfungstechnik auf selbstorganisierten Halbleitersubstraten kann als Grundlage für die Entwicklung von Speicheranwendungen mit sehr hoher Dichte dienen.

KW - Selbstorganisation Ionenbeschuss Nanostrukturen

KW - magnetische Rasterkraftmikroskop

KW - self-organisation ion bombardment nanostructures

KW - magnetic atomic force microscopy

M3 - Dissertation

ER -