Konzepte und Mechanismen zur Reduzierung der Versetzungsdichte in heteroepitaktischem Diamant

• Antragsteller: Dr. Matthias Schreck
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 453637298

Heteroepitaktischer Diamant kann mittels chemischer Gasphasenabscheidung (CVD) auf Ir/YSZ/Si in Wafergröße gewachsen werden. Die anfängliche Versetzungsdichte von > 10^10 cm^-2 reduziert sich bei geeigneter Prozessführung nach Erreichen einer Schichtdicke von 2 - 3 mm auf ca. 7×10^6 cm^-2. Für einen erfolgreichen Einsatz des Materials in den Bereichen Hochleistungselektronik, Quantensensorik oder Optik ist eine weitere Verringerung der Defektdichte erforderlich. Ziel des vorliegenden Projekts ist die Untersuchung verschiedener Konzepte wie epitaktisches laterales Überwachsen (ELO) mit unterschiedlichen Maskenmaterialien, Geometrien oder maskenlos sowie das kürzlich publizierte Verfahren der Metal Assisted Termination (MAT) im Hinblick auf ihre Effizienz bei der Reduzierung von Versetzungsdichten sowie die Aufklärung der zugrunde liegenden Mechanismen. Zum Einsatz kommen heteroepitaktisch gewachsene Pseudosubstrate mit Versetzungsdichten von ~10^7 cm^-2, die mit Masken, Strukturen, oder mit MAT-Schichten versehen und anschließend mittels Mikrowellenplasma-CVD überwachsen werden. Bei der Charakterisierung von Struktur und Defektdichte kommen neben der einfachen Analyse von Ätzlochdichten, Hochauflösungsröntgenbeugung, Raman-, Photolumineszenz- und Kathodolumineszenzspektroskopie sowie Transmissionselektronenmikroskopie zum Einsatz. Defektreduzierte Proben werden Partnern an Großforschungsreinrichtungen für die Präparation von Teilchen- und Strahlungsdetektoren sowie die Analyse von deren Detektoreigenschaften zur Verfügung gestellt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen