Halbleiteroberflächen

Halbleiteroberflächen bezeichnen die Grenzschicht zwischen einem Halbleiterkristall und seiner Umgebung. Gegenüber der Bulkstruktur weisen sie oft andere Atomordnungen und elektronische Oberflächenzustände auf. Oberflächenzustände, typischerweise Dangling Bonds, können das Fermi-Niveau pinnen, die Oberflächenrekombination beeinflussen und die Bildung von Kontakten sowie Adsorptionen steuern.

Auf Siliziumoberflächen sind Rekonstruktionen wie Si(100) 2x1 oder Si(111) 7x7 bekannt.

Behandlung und Passivierung: Durch Reinigung (RCA), Oxidation oder Passivierung werden Oberflächenzustände geregelt. Häufige Optionen sind Hydrierung (HF-Dip) oder dünne Oxidschichten (z. B. SiO2).

Charakterisierung: LEED, STM, AFM, XPS/UPS und RHEED liefern Informationen über Struktur, chemische Zusammensetzung und elektronische Zustände der Oberfläche.

Bedeutung: Oberflächen beeinflussen Epitaxie, MOS-Interfaces, Kontakte und Sensorik. Relevante Systeme sind Si, GaAs, GaN und SiC. Herausforderungen sind native Oxide, Kontaminationen und Stabilität unter Betriebsbedingungen; Forschung konzentriert sich auf passivierte Grenzflächen und optimierte Grenzflächen für Bauelemente.