Defect Engineering (DFG)

Projektbeschreibung

Das Bestrahlen von Silizium mit ultrakurzen Laserpulsen in einer Schwefelhexafluorid-Atmosphäre führt zu einer Schwefel-Hyperdotierung des Siliziums. Durch die Schwefeldotierung können auch Photonen mit langen Wellenlängen absorbiert werden, was den Einsatz von hyperdotiertem Silizium in Infrarotdetektoren und in der Photovoltaik ermöglicht. Der Laserprozess zerstört allerdings auch die kristalline Struktur des Siliziums, was die Ladungsträgerlebensdauer stark reduziert.

Ziel

Ziel des Projekts ist es, die Korrelation zwischen makroskopischen und mikroskopischen Materialeigenschaften von mittels Femtosekundenpulsen schwefel-hyperdotiertem Silizium zu untersuchen und in Bezug zu den Prozessparametern zu setzen:

• Makroskopisch: externe und interne Quanteneffizienz sowie Ladungsträgerlebensdauer
• Mikroskopisch: Rekombination von Überschussladungsträgern (Electron Beam Induced Current, EBIC), tiefe Defektzustände (Deep Level Transient Spectroscopy, DLTS), Oberfläche (Rasterkraft- und Kelvinsondenmikroskopie, AFM und KFM) sowie der darunterliegende hyperdotierte Bereich (Raster- und Transmissionselektronenmikroskopie, SEM und TEM)

So sollen die anwendungsrelevanten Defektbildungen und Defektreaktionen identifiziert und gezielt modifiziert werden. Neben einem tieferen Verständnis des Materials werden optimale Prozessparameter sowie eine auf das Material zugeschnittene Nachbehandlung und Passivierung entwickelt, die die Ladungsträgerlebensdauer maximieren.

Projektpartner und Aufgaben

• Hochschule RheinMain, Rüsselsheim: Herstellung des mittels Femtosekundenpulsen schwefel-hyperdotierten Siliziums, Erhöhung der Ladungsträgerlebensdauer durch Passivierung mit dielektrischen Schichten, Defect Engineering der Schwefelstörstellen durch verschiedene Nachbehandlungsverfahren und Anpassung der Prozessparameter, Defect Engineering durch Femtosekundenpuls-Überlappung
• Georg-August-Universität Göttingen: Untersuchung der mikroskopischen, makroskopischen und oberflächenmorphologischen Eigenschaften, Korrelation der Messergebnisse

Förderung

Das Projekt wird von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert. Die DFG dient der Wissenschaft in allen ihren Zweigen durch die finanzielle Unterstützung von Forschungsarbeiten und die Förderung der nationalen und internationalen Zusammenarbeit von Forscherinnen und Forschern; besondere Aufmerksamkeit gilt der Förderung des wissenschaftlichen Nachwuchses.