SiGe nanostructures

Der Spezialforschungsbereich IR-ON entwickelt neue Halbleiter-Nanostrukturen, um neue physikalische Effekte zu untersuchen und neuartige Bauelemente-Konzepte zu entwerfen, mit denen ein konkretes "Alltagsproblem" gelöst werden kann - der Mangel an geeigneten photonischen Bauelementen im infraroten Wellenlängenbereich (2- 20m). Unsere Lebensqualität hängt im hohen Masse von unseren chemischen Umweltbedingungen ab, die wir im zunehmenden Masse selbst beeinflussen. Durch die weltpolitischen Veränderungen ist auch der Bedarf an zivilen Überwachungssystemen gestiegen. Viele chemische Verbindungen (Medikamente, Sprengstoffe, Drogen, Umweltgifte) lassen sich durch ihr Verhalten im infraroten Spektralbereich eindeutig und schnell zuordnen. Breit einsetzbare Infrarot-Systeme werden benötigt zum Auffinden verbotener oder gefährlicher Substanzen, zum Bestimmen der Umweltbelastung, zur Emissionskontrolle und zur "On-line" Bestimmung von Parametern im medizinischen Bereich. Nanostrukturen aus halbleitenden Materialien, so genannte Quantenpunkte, bieten eine faszinierende Perspektive für die Entwicklung neuer Bauelemente und Technologien. Quantenpunkte sind "künstliche" Atome, wobei eine ideale Verbindung zwischen deren "Quantennatur" und den bekannten "klassischen" Eigenschaften von Halbleitern erreicht wird. Diese "Atome" können - mit elektrischen Drähten versorgt - kontaktiert und in elektronische Schaltungen integriert werden. Die Verkleinerung der Halbleiter auf unter 100 Nanometern (10010-9 Meter) führt zur Ausbildung von Quantenniveaus für infrarote Photonen und daher zu neuer Funktionalität (nicht nur höherer Packungsdichte) - neue optische Eigenschaften im Infraroten entstehen. Es ist das Ziel von IR-ON diese neuen, durch die Quantisierung bestimmten Eigenschaften grundlegend zu erforschen, zu verstehen und für Anwendungen zu nutzen. Eine Zielsetzung besteht darin, Silizium durch Silizium-Germanium Quantenpunkte optisch aktiv zu machen und damit hoch integrierten Schaltkreisen neben ihrer Rechenleistungen auch optische Sensorleistung zu verleihen. Die Möglichkeit, Quantenpunkte einzeln und zuverlässig anzusteuern, ist eines der anspruchsvollen Langzeitziele von IR-ON. Damit werden Quantenpunktdetektoren mit unerreicht scharfen Absorptionslinien für extrem präzise Spektroskopie und Sensorik möglich. Durch zusätzliche Kontrolle von einzelnen Elektronen kann die Nachweisgrenze soweit gesteigert werden, dass einzelne Photonen beobachtet oder im ungekehrten Fall Photonen einzeln, zielgerichtet ausgesandt werden können. Dieses Forschungsprogramm wird von den führenden österreichischen Halbleiter- und Nanotechnologie-Gruppen der TU-Wien und der Universität Linz sowie von ausgezeichneten Computersimulations-Gruppen an der Universität Wien und der TU-München getragen.