Das Forschungszentrum Jülich - d-nb, Archivserver DEPOSIT.D-NB ...

von bis zu 30 nm. Die Herstellung der vollständigen Transistorstruktur ist Gegenstand der nächsten
Arbeiten.
Zur Erzielung und Untersuchung von Nanostrukturen und Schaltungen, die weit über das CMOS
Scenario hinausgehen, wurden "top-down"- und "bottom-up"-Ansätze verfolgt. Bis jetzt haben wir
mittels Elektronenstrahllithographie resonante Tunneldioden aus GaAs/AlAs realisiert, mit lateralen
Dimensionen unter 50 nm. Die Dioden zeigen für bestimmte geometrische Kontaktanordnungen einen
unerwartet hohen negativen differenziellen Widerstand, z. B. große Spitze-zu- Tal Stromverhältnisse.
Diese Ergebnisse zeigen klar, dass die Technologie der resonanten Tunnelschaltungen bis in den
Nanometerbereich verkleinert werden kann. So können hoch dichte Schaltkreise mit geringem
Leistungsverbrauch im Nanometerbereich erzeugt werden, die hoch-komplexe Logik mit einfachen
Geometrien erlauben.
Das gleiche Ziel kann mit "bottom-up"- Techniken erreicht werden. Das epitaktische Wachstum von
kleinen Strukturen im Nanometerbereich ist ein Ansatz, die fundamentalen physikalischen
Einschränkungen der konventionellen "top-down"-Herstellung zu überwinden. In diesem
Zusammenhang wurden mit Plasma- unterstützter Molekularstrahlepitaxie GaN-Nanosäulen mit
Durchmessern von 10 bis 150 nm reproduzierbar auf Si(111) Oberflächen epitaktisch abgeschieden.
Anschließend wurden sie von ihrem ursprünglichen Substrat entfernt, um den elektrischen Transport
durch diese Nanosäulen zu studieren. Im Besonderen zeigten die beobachteten Photoströme eine
unerwartete Abhängigkeit vom Säulendurchmesser: Unterhalb eines kritischen Durchmessers fallen
sie schnell ab und erlauben so die Preparation von sehr schnellen Nanoschaltungen. Die Effekte
können durch die Wechselwirkung zwischen der Ausdehnung der Raumladungsschichten und dem
Säulendurchmesser erklärt werden. Die erhaltenen Ergebnisse sind für die Anwendung dieser
Nanosäulen für zukünftige optoelektronische und logische Schaltungen, z. B. für die dargestellten
resonanten Tunneldioden wichtig.
Für die Herstellung noch kleinerer Nanostrukturen haben wir das selbst-organisierte Wachstum an
Stufenkanten genutzt. Wir waren in der Lage, Si- und Ge-Nanodrähte mit einer Breite von nur 20
Atomen (3,5 nm) zu erzeugen. Die nachfolgende Deposition von Ge und Si führt zu der Bildung von
sich abwechselnden Ge- und Si- Nanodrähten. Die sind die kleinsten epitaktischen SiGe
Nanostrukturen, die bisher in kontrollierter Weise hergestellt wurden. Dazu wurde eine neue
Ckarakterisierungstechnik entwickelt, die eine Unterscheidung zwischen den Elementen Si und Ge auf
atomarer Skala erlaubt: eine Monolage eines oberflächenaktiven Stoffes, der auf der Oberfläche fließt,
induziert eine sichtbar hohe Differenz zwischen Si und Ge bei Messungen mit dem
Rastertunnelmikroskop. Ein theoretisches Verständnis dieses Wachstums, das durch den
oberflächenaktiven Stoff vermittelt wird, ist sehr wünschenswert. "Ab-initio"-Berechnungen für das
System Si/Ge(111):As, Sb zeigen, dass die Anwesenheit der metallischen "oberflächenaktiven"
Schicht empfindlich von den Materialkombinationen abhängt. Die Berechnungen erklären die
experimentell gefundenen Oberflächenstrukturen von Ge-Filmen auf Sb-abgeschlossenem Si(111).
Sie sind abhängig von den Dehnungseffekten, die durch die oberflächenaktive Sb-Schicht induziert
wird.
Thema 2: Magnetoelektronik und Spintronik
Das Feld der Spintronik eröffnet eine neue Dimension in der Informationstechnologie. Sie erweitert die
etablierten Ansätze der Mikroelektronik durch die Einführung magnetischer Funktionalitäten und weist
darüber hinaus den Weg zu vollständig neuen Bauelement-Konzepten. Die Forschung in Spintronik
befasst sich primär mit dem Verständnis und der Ausnutzung spinabhängiger Transportphänomene
und konzentriert sich auf vier Schwerpunkte:
• neue magnetische Materialien,
• spinabhängige Transporteffekte,
• intelligente Strategien für magnetisches Schalten,
• molekulare Spinelektronik.
Wichtig beim Aufbau von funktionalen magnetischen Systemen ist die magnetische
Zwischenschichtkopplung, die zur Stabilisierung ausgezeichneter magnetischer Konfigurationen
genutzt wird. Unsere Studien weisen nach, dass eine starke antiferromagnetische Zwischenschicht-
Austauschkopplung durch eine halbleitende Trennschicht, z.B. Germanium-haltige Zwischenschichten
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