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 Maschinelles Lernen im Quantenlabor
19.01.2018 | Universität Innsbruck

nachricht Seltsames Verhalten eines Sterns offenbart Schwarzes Loch, das sich in riesigem Sternhaufen verbirgt
17.01.2018 | ESO Science Outreach Network - Haus der Astronomie

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: Maschinelles Lernen im Quantenlabor

Auf dem Weg zum intelligenten Labor präsentieren Physiker der Universitäten Innsbruck und Wien ein lernfähiges Programm, das eigenständig Quantenexperimente entwirft. In ersten Versuchen hat das System selbständig experimentelle Techniken (wieder)entdeckt, die heute in modernen quantenoptischen Labors Standard sind. Dies zeigt, dass Maschinen in Zukunft auch eine kreativ unterstützende Rolle in der Forschung einnehmen könnten.

In unseren Taschen stecken Smartphones, auf den Straßen fahren intelligente Autos, Experimente im Forschungslabor aber werden immer noch ausschließlich von...

Im Focus: Artificial agent designs quantum experiments

On the way to an intelligent laboratory, physicists from Innsbruck and Vienna present an artificial agent that autonomously designs quantum experiments. In initial experiments, the system has independently (re)discovered experimental techniques that are nowadays standard in modern quantum optical laboratories. This shows how machines could play a more creative role in research in the future.

We carry smartphones in our pockets, the streets are dotted with semi-autonomous cars, but in the research laboratory experiments are still being designed by...

Im Focus: Fliegen wird smarter – Kommunikationssystem LYRA im Lufthansa FlyingLab

• Prototypen-Test im Lufthansa FlyingLab
• LYRA Connect ist eine von drei ausgewählten Innovationen
• Bessere Kommunikation zwischen Kabinencrew und Passagieren

Die Zukunft des Fliegens beginnt jetzt: Mehrere Monate haben die Finalisten des Mode- und Technologiewettbewerbs „Telekom Fashion Fusion & Lufthansa FlyingLab“...

Im Focus: Ein Atom dünn: Physiker messen erstmals mechanische Eigenschaften zweidimensionaler Materialien

Die dünnsten heute herstellbaren Materialien haben eine Dicke von einem Atom. Sie zeigen völlig neue Eigenschaften und sind zweidimensional – bisher bekannte Materialien sind dreidimensional aufgebaut. Um sie herstellen und handhaben zu können, liegen sie bislang als Film auf dreidimensionalen Materialien auf. Erstmals ist es Physikern der Universität des Saarlandes um Uwe Hartmann jetzt mit Forschern vom Leibniz-Institut für Neue Materialien gelungen, die mechanischen Eigenschaften von freitragenden Membranen atomar dünner Materialien zu charakterisieren. Die Messungen erfolgten mit dem Rastertunnelmikroskop an Graphen. Ihre Ergebnisse veröffentlichen die Forscher im Fachmagazin Nanoscale.

Zweidimensionale Materialien sind erst seit wenigen Jahren bekannt. Die Wissenschaftler André Geim und Konstantin Novoselov erhielten im Jahr 2010 den...

Im Focus: Forscher entschlüsseln zentrales Reaktionsprinzip von Metalloenzymen

Sogenannte vorverspannte Zustände beschleunigen auch photochemische Reaktionen

Was ermöglicht den schnellen Transfer von Elektronen, beispielsweise in der Photosynthese? Ein interdisziplinäres Forscherteam hat die Funktionsweise wichtiger...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Kongress Meditation und Wissenschaft

19.01.2018 | Veranstaltungen

LED Produktentwicklung – Leuchten mit aktuellem Wissen

18.01.2018 | Veranstaltungen

6. Technologie- und Anwendungsdialog am 18. Januar 2018 an der TH Wildau: „Intelligente Logistik“

18.01.2018 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Rittal vereinbart mit dem Betriebsrat von RWG Sozialplan - Zukunftsorientierter Dialog führt zur Einigkeit

19.01.2018 | Unternehmensmeldung

Open Science auf offener See

19.01.2018 | Geowissenschaften

Original bleibt Original - Neues Produktschutzverfahren für KFZ-Kennzeichenschilder

19.01.2018 | Informationstechnologie