Europas erste bipolare ZnO-Diode
Zinkoxid ist ein transparenter Halbleiter, der ein multifunktionales Material darstellt. Die elektrischen Eigenschaften können mit seinen optischen, pyro- und piezoelektrischen und magnetischen Eigenschaften kombiniert werden. ZnO stellt insbesondere ein zur Zeit intensiv erforschtes Material für Anwendungen als Lichtemitter im ultravioletten und blauen Spektralbereich dar.
Fortschritte bei der Bauelementwicklung werden im Wesentlichen dadurch behindert, dass die Herstellung von Dioden bisher sehr schwierig ist. Während die Elektronenleitung keinerlei Problem darstellt, ist die sogenannte p-Dotierung und die Leitung durch Defektelektronen, sogenannte Löcher, aus fundamentalen Gründen schwierig und bisher technologisch nur ansatzweise in Japan und Amerika gelungen.
Für die ZnO-Dioden implantierten die Wissenschaftler am Forschungszentrum Rossendorf zunächst Stickstoff-Ionen. Anschließend wurden die Schichten in Leipzig als Dioden aufgebaut und detailliert untersucht. Der eindeutige und mit mehreren komplementären Methoden vollzogene Nachweis der Löcherleitung hat Gutachter wie Fachkollegen überzeugt. Mit der Diode gelang zudem die Untersuchung derjenigen elektronischen Zustände, die Löcher generieren. „Diese Ergebnisse sind ein Durchbruch auf dem Gebiet der ZnO-Forschung, der uns ermutigt, unsere Forschungsarbeit auf diesem Gebiet in Richtung Dioden und Leuchtdioden zu intensivieren“, sagt der Leiter der Arbeitsgruppe Halbleiterphysik und Direktor des Instituts für Experimentelle Physik II der Universität Leipzig, Prof. Dr. Marius Grundmann.
Die Arbeiten an ZnO-Dioden in der Abteilung Halbleiterphysik werden im Rahmen des Schwerpunktprogramms 1136 „Substitution in ionischen Festkörpern“ der Deutschen Forschungsgemeinschaft gefördert. Dipl.-Phys. Holger von Wenckstern hat die Arbeiten in Leipzig maßgeblich durchgeführt und ist gerade dabei, seine Dissertation fertigzustellen. Er meint „Unsere pn-Diode ist nur ein erster Schritt, dem weitere zur Optimierung der elektrischen Eigenschaften und der Lichtausbeute folgen müssen.“
Die Arbeit wurde jüngst in der führenden Zeitschrift für Angewandte Physik unter dem Titel „Deep acceptor states in ZnO single crystals“ veröffentlicht.
Weitere Informationen:
Prof. Dr. Marius Grundmann
Telefon: 0341 97-32650
E-Mail: grundmann@physik.uni-leipzig.de
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