Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Erfolgreiche Phosphor-Dotierung von ZnO-Nanodrähten

13.11.2007
Der Arbeitsgruppe Halbleiterphysik der Universität Leipzig ist es jetzt gelungen, Phosphor-Atome stabil in ZnO:P Nanodrähte einzubauen (Phosphor-Dotierung).

Damit gelang den Wissenschaftlern die Herstellung von hochwertigen, spannungs- und defektarmen ZnO-Nanodrähten, die besonders für blau und ultraviolett leuchtende LEDs und Laserdioden geeignet sind.

Eine wesentliche Voraussetzung für photonische Anwendungen des oxidischen II-VI-Halbleiters Zinkoxid (ZnO) ist der Nachweis einer zeitlich stabilen sogenannten p-Typ Leitfähigkeit im ZnO. Diese auch als Löcherleitung bezeichnete Leitfähigkeit stellt weltweit eine große Herausforderung dar, und die Fortschritte bei dieser anspruchsvollen Thematik waren bisher eher spärlich. "Wir konnten nun einen herausragenden Fortschritt bei der Phosphor-Dotierung von ZnO-Nanostrukturen (ZnO:P) erzielen", sagt Professor Dr. Marius Grundmann, Leiter der Arbeitsgruppe und Direktor des Institutes für Experimentelle Physik II der Universität Leipzig.

Den Leipziger Forschern gelang es, in einem neuartigen Laserplasma-Züchtungsprozess (PLD), Phosphoratome in nanodimensionale ZnO-Halbleiter einzubauen. Der Fachmann spricht von Phosphordotierung der ZnO-Nanodrähte (ZnO:P). Das erfolgreiche Verfahren läuft bei deutlich höheren Prozessgasdrücken als bisher üblich ab. Den Versuch führte Dr. Michael Lorenz im Rahmen der Forschergruppe 522 "Architektur von nano- und mikrodimensionalen Strukturelementen" durch. Dazu mischte er dem ZnO Phosphor-Pentoxid P2O5 als Reaktionspartner (Phosphorakzeptor) bei.

"Derartige p-n-Übergänge in Nanodimensionen auf der Basis von ZnO zu realisieren, ist durch die Erfolge der Leipziger Arbeitsgruppe nun in greifbare Nähe gerückt", freut sich Professor Grundmann. "Durch die Züchtung von strukturell besonders hochwertigen, spannungs- und defektarmen ZnO-Nanodrähten konnten wir die bekannten Schwierigkeiten mit der p-Leitung in ZnO umgehen." Der neuartige Halbleiter ZnO ist besonders für blau und ultraviolett leuchtende LEDs und Laserdioden geeignet.

Der in der Arbeitsgruppe Halbleiterphysik am Institut für Experimentelle Physik im Rahmen eines EU Forschungsprojektes (STReP NANDOS) arbeitende post-doc Dr. Bingqiang Cao hat in seiner Arbeit die Lumineszenz der Phosphor-Störstellen im Detail als Funktion der Temperatur und Wellenlänge untersucht. Er konnte den Einbau der Phosphoratome als Akzeptor in das ZnO beweisen.

Hintergrund:

Die bisherigen Schwierigkeiten bei der Züchtung von stabil p-leitendem ZnO rühren daher, dass reines, undotiertes ZnO stets eine natürliche n-Typ Leitfähigkeit aufweist, die der p-Leitfähigkeit entgegenwirkt. Bei der n-Typ-Leitfähigkeit sind die vorherrschenden Ladungsträger Elektronen, während die p-Leitung durch Elektronenfehlstellen, die auch als Löcher bezeichnet werden, verursacht wird. Eine Voraussetzung für die Konstruktion von elektrisch betriebenen lichtemittierenden Dioden (LEDs) oder auch Laserdioden sind p-n-Übergänge, das heißt Anordnungen von p- und n-leitenden Materialien.

Nur wenn die Phosphor-Atome als elektrisch aktive Akzeptoren eingebaut sind, erfolgt die angestrebte p-Leitfähigkeit. Die elektrische Löcherleitung selbst wurde in weiterführenden Arbeiten bereits eindeutig bewiesen. Die entsprechende Veröffentlichung wird zur Zeit gerade begutachtet. Die Forschungsarbeiten an nanoskopischen UV-Lichtquellen finden im Rahmen des Profilbildenden Forschungsbereich 1 der Universität Leipzig statt, die Ausbildung der beteiligten Doktoranden erfolgt in der Graduiertenschule BuildMoNa, die mit Mitteln aus dem Bundes-Exzellenzwettbewerb ausgestattet wird.

Die Leipziger Ergebnisse zur erfolgreichen Phosphor-Dotierung von ZnO-Nanodrähten wurden in der vom Institute of Physics in Großbritannien herausgegebenen Zeitschrift Nanotechnology 45, 455707 (2007) umgehend ohne sonst übliche Änderungswünsche publiziert und als besonderes Highlight auf der Homepage der Zeitschrift herausgestellt: www.nanotechweb.org/cws/article/lab/31609

weitere Informationen:

Prof. Dr. Marius Grundmann
Telefon: 0341 97-32650
E-Mail: grundmann@physik.uni-leipzig.de
www.uni-leipzig.de/~hlp
Dr. Michael Lorenz
Telefon: (0) 341 97 32661
E-Mail: mlorenz@physik.uni-leipzig.de
http://www.uni-leipzig.de/~duenn/

Dr. Bärbel Adams | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-leipzig.de/~duenn/
http://www.uni-leipzig.de/~hlp
http://www.nanotechweb.org/cws/article/lab/31609

Weitere Berichte zu: LED Laserdiode Phosphor-Dotierung ZnO ZnO-Nanodraht

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Kleinste Teilchen aus fernen Galaxien!
22.09.2017 | Bergische Universität Wuppertal

nachricht Tanzende Elektronen verlieren das Rennen
22.09.2017 | Universität Bielefeld

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: The pyrenoid is a carbon-fixing liquid droplet

Plants and algae use the enzyme Rubisco to fix carbon dioxide, removing it from the atmosphere and converting it into biomass. Algae have figured out a way to increase the efficiency of carbon fixation. They gather most of their Rubisco into a ball-shaped microcompartment called the pyrenoid, which they flood with a high local concentration of carbon dioxide. A team of scientists at Princeton University, the Carnegie Institution for Science, Stanford University and the Max Plank Institute of Biochemistry have unravelled the mysteries of how the pyrenoid is assembled. These insights can help to engineer crops that remove more carbon dioxide from the atmosphere while producing more food.

A warming planet

Im Focus: Hochpräzise Verschaltung in der Hirnrinde

Es ist noch immer weitgehend unbekannt, wie die komplexen neuronalen Netzwerke im Gehirn aufgebaut sind. Insbesondere in der Hirnrinde der Säugetiere, wo Sehen, Denken und Orientierung berechnet werden, sind die Regeln, nach denen die Nervenzellen miteinander verschaltet sind, nur unzureichend erforscht. Wissenschaftler um Moritz Helmstaedter vom Max-Planck-Institut für Hirnforschung in Frankfurt am Main und Helene Schmidt vom Bernstein-Zentrum der Humboldt-Universität in Berlin haben nun in dem Teil der Großhirnrinde, der für die räumliche Orientierung zuständig ist, ein überraschend präzises Verschaltungsmuster der Nervenzellen entdeckt.

Wie die Forscher in Nature berichten (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005), haben die...

Im Focus: Highly precise wiring in the Cerebral Cortex

Our brains house extremely complex neuronal circuits, whose detailed structures are still largely unknown. This is especially true for the so-called cerebral cortex of mammals, where among other things vision, thoughts or spatial orientation are being computed. Here the rules by which nerve cells are connected to each other are only partly understood. A team of scientists around Moritz Helmstaedter at the Frankfiurt Max Planck Institute for Brain Research and Helene Schmidt (Humboldt University in Berlin) have now discovered a surprisingly precise nerve cell connectivity pattern in the part of the cerebral cortex that is responsible for orienting the individual animal or human in space.

The researchers report online in Nature (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005) that synapses in...

Im Focus: Tiny lasers from a gallery of whispers

New technique promises tunable laser devices

Whispering gallery mode (WGM) resonators are used to make tiny micro-lasers, sensors, switches, routers and other devices. These tiny structures rely on a...

Im Focus: Wundermaterial Graphen: Gewölbt wie das Polster eines Chesterfield-Sofas

Graphen besitzt extreme Eigenschaften und ist vielseitig verwendbar. Mit einem Trick lassen sich sogar die Spins im Graphen kontrollieren. Dies gelang einem HZB-Team schon vor einiger Zeit: Die Physiker haben dafür eine Lage Graphen auf einem Nickelsubstrat aufgebracht und Goldatome dazwischen eingeschleust. Im Fachblatt 2D Materials zeigen sie nun, warum dies sich derartig stark auf die Spins auswirkt. Graphen kommt so auch als Material für künftige Informationstechnologien infrage, die auf der Verarbeitung von Spins als Informationseinheiten basieren.

Graphen ist wohl die exotischste Form von Kohlenstoff: Alle Atome sind untereinander nur in der Ebene verbunden und bilden ein Netz mit sechseckigen Maschen,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

11. BusinessForum21-Kongress „Aktives Schadenmanagement"

22.09.2017 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz zum Biomining ab Sonntag in Freiberg

22.09.2017 | Veranstaltungen

Die Erde und ihre Bestandteile im Fokus

21.09.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

11. BusinessForum21-Kongress „Aktives Schadenmanagement"

22.09.2017 | Veranstaltungsnachrichten

DFG bewilligt drei neue Forschergruppen und eine neue Klinische Forschergruppe

22.09.2017 | Förderungen Preise

Lebendiges Gewebe aus dem Drucker

22.09.2017 | Biowissenschaften Chemie