Diplomarbeit - Institut für Halbleiter

Kapitel 5
Charakterisierung von
Nanostrukturen
5.1 Silizium
Silizium (Si) - ebenso wie Germanium (Ge) und Kohlenstoff (C) ein Element der IV-Spalte
im Periodensystem - ist seit den frühen 60er-Jahren des vorigen Jahrhunderts der wichtigste
Halbleiter. Abgesehen von optischen und hochfrequenten Halbleiterbauteilen basiert fast die
gesamte Halbleiterindustrie auf Silizium mit 95 % Marktanteil. Dementsprechend groß ist das
Interesse, so viel wie möglich über die verschiedenen Eigenschaften von Silizium zu erfahren.
Unter den vielen Vorteilen von Si gegenüber anderen Halbleitern wie Ge ist besonders die
Möglichkeit, Silizium in hochreiner, einkristalliener Form kostengünstig herzustellen, hervor-
zuheben. Silizium ist neben Sauerstoff das weitverbreitetste Element der Erdkruste. In Form
von SiO2 kommt es sprichwörtlich wie Sand am Meer vor.
5.1.1 Kristalline Struktur von Silizium
Silizium kristallisiert in der sogenannten Diamant-Struktur, die sich wie folgt aufbaut: Basis
ist ein Würfel, an dessen Eckpunkten und im Zentrum jeder Seitenfläche des Würfels ein
Si Atom sitzt. Dies ist ein sogenanntes kubisches flächenzentriertes Kristallgitter oder fcc
(engl.: face centered cubic). Nimmt man nun zwei solcher fcc-Gitter und positioniert sie so
ineinander, dass das zweite gegenüber dem ersten fcc-Gitter um ein viertel in Richtung der
Raumdiagonale verschoben ist, so erhält man die Diamant-Struktur. Abbildung 5.1 (links)
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