Steuerbare Gleichrichtung in Halbleiter-Nanostrukturen - Universität ...

3.3. Probenpräparation
gewährleistet einen exakt definierten Bereich des 2DEGs, da bei den vorhandenen Hete-
rostukturen die Elektronengase nur in Tiefen von maximal 80 nm liegen. Die verwendete
Ätzlösung besteht aus 94 %-iger Schwefelsäure, 31 %-igem Wasserstoffperoxid und Wasser
im Verhältnis 3:1:100. Die Ätzrate beträgt ca. 1 nm/s [40].
3.3.4. Aufdampfen und Einlegieren
Um die Ohmschen Kontakte der Nanostruktur zu erzeugen, werden die Proben in eine
Aufdampfanlage des Typs BOC Edwards eingeschleust. Mit der Anlage sind zwei Arten
der Verdampfung möglich. Beim Elektronenstrahlverdampfen wird durch einen mit Hilfe
von Magnetfeldern gelenkten und fokussierten Elektronenstrahl z.B. Titan, Nickel-Chrom
oder Platin in einem Keramiktiegel verdampft. Beim thermischen Verdampfen wird durch
Stromzufuhr ein Schiffchen mit z.B. Gold-Germaniun oder Gold erhitzt und das Material
somit verdampft. Bei dem Abscheiden der metallischen Schichten auf der Probe sind zwei
Parameter von Bedeutung. Zum Einen muss der Druck in der Aufdampfanlage unterhalb
von 3·10 −6 mbar liegen, damit die aufgebrachten Schichten nicht verunreinigt werden. Zum
Anderen wird auf eine konstante Aufdampfrate geachtet, damit ein homogenes Schicht-
wachstum gewährleistet werden kann. Für die Herstellung der Ohmschen Kontakte wird
bei diesen Heterostrukturen zuerst eine dünne, ca. 10 nm dicke Schicht Nickel als Haftver-
mittler aufgedampft und anschließend eine Gold/Germanium-Schicht, deren Dicke auf die
Tiefe des 2DEG abgestimmt wird. Die Dicke der AuGe-Schicht entspricht der Tiefe des
2DEG. Zum Schluss wird eine 50 nm dicke Schicht Gold als Kontaktierungsfläche aufge-
bracht. Nach dem Bedampfen folgt der Lift-Off. Ähnlich wie in den Reinigungsschritten
werden unter Zuhilfenahme des Lösungsmittels Aceton die Lackschicht und die sich darauf
befindenden, aufgedampften Metallschichten entfernt. Somit bleiben nur die Flächen für
die Ohmschen Kontakte erhalten. Danach wird durch Einlegierung ein Kontakt zwischen
Goldoberfläche und 2DEG hergestellt.
Dies geschieht durch schrittweise Erwärmung der Probe auf einer Heizplatte unter einer
Schutzgasatmosphäre 3 . Durch Temperaturen bis zu 450 ◦ C können die Germanium-Atome
der aufgedampften AuGe-Schicht (88% Au, 12%Ge) in die GaAs-Schicht der Heterostruk-
tur diffundieren und dort einen Austausch der Gallium-Atome bewirken. Die Germanium-
Atome wirken als Donatoren und bei einer Dotierungsdichte von ca. 10 19 cm −3 wird eine
leitfähige Verbindung zwischen Goldoberfläche und 2DEG geschaffen [36].
3 Schutzgas Arcal 15: 94% Ar und 6% H2
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