DFG-Sachbeihilfe/2: Untersuchung von Adsorptions- und Desorptionsprozessen auf beta-Ga2O3- und In2O3-Oberfl?chen mittels Struktur- und thermoelektrischen Analysen

Die transparenten halbleitenden Oxide beta-Ga2O3 und In2O3 repr?sentieren ein Klasse von Halbleitern mit gro?er Bandlücke und weitreichender Bedeutung für die aktuelle Forschung und Technologieentwicklung. W?hrend diese Oxide in den letzten Jahrzehnten ausschlie?lich in polykristalliner Form oder als amorphe Filme genutzt wurden, zeigen aktuelle Forschungsergebnisse, dass Volumeneinkristalle und kristalline, epitaktische Filme mit kontrollierbaren elektrischen Eigenschaften gro?es Potential bei Anwendungen für die transparente Mikroelektronik, Optoelektronik, Kurzwellenphotonik und Sensoren haben. In diesem Forschungsprojekt wollen wir die strukturellen Eigenschaften von wohldefinierten Oberfl?chen von Volumeneinkristallen von beta-Ga2O3 und In2O3 untersuchen. Dabei geht es um Rekonstruktionen verbunden mit der ?nderung der Oberfl?chenst?chiometrie und Modifikationen aufgrund der Adsorption von unterschiedlichen molekularen Gasen sowie der Bedeckung mit Ga bzw. In auf den beta-Ga2O3- bzw. In2O3-Oberfl?chen. Insbesondere wollen wir das Adsorptionsverhalten von Molekülen wie CO2, CH4, H2, H2O, CH3OH und C2H6O auf beta-Ga2O3 und In2O3 untersuchen, welches bisher nur wenig verstanden ist. Die Untersuchungen der strukturellen und der Adsorptionseigenschaften sollen mittels der Kombination der schnellen Atombeugung (fast atom diffraction, FAD) mit Standardmethoden der Oberfl?chenanalyse wie LEED und AES zur Bestimmung der atomaren Oberfl?chenstruktur, d.h. Relaxation, Rekonstruktion, Terminierung, Defekte, Stufen und Morphologie von sauberen und Adsorbat-bedeckten Oberfl?chen, durchgeführt werden. Diese strukturellen Untersuchen sind relevant zur Verbesserung von Wachstumsmethoden wie MOCVD für epitaktische Heterostrukturen und zur Weiterentwicklung auf dem Gebiet der Molekularelektronik auf wohldefinierten Oberfl?chen. Um Oberfl?chen gezielt für Sensoranwendungen und die heterogene Photokatalyse bereitzustellen, ist das detaillierte Wissen über das Adsorptions- und Desorptionsverhalten essenziell. Zur Bestimmung der ?nderung des Oberfl?chenpotentials w?hrend Adsorption- und Desorptionsprozessen wollen wir die elektrische Leitf?higkeit und das Rauschen messen. Insbesondere wollen wir die thermoelektrischen Eigenschaften und deren Abh?ngigkeit von Adsorption- und Desorptionsverh?ltnissen von unterschiedlichen Molekülen auf einkristallinen Flakes und epitaktischen Filmen studieren. Die Transportuntersuchungen sind motiviert durch die Verfügbarkeit von wohldefinierten Oberfl?chen von beta-Ga2O3 und In2O3 für epitaktische Heterostrukturen, neue elektronische Bauelemente sowie für das fundamentale Verst?ndnis der Bedeutung der Oberfl?chen als Adsorptionsschichten von Gassensoren.