Prof. Dr. Erich Runge
Institutsdirektor
Sekretariat des Instituts für Physik:
Dagmar Böhme
Raum C320 (Curiebau)
Weimarer Straße 25
98693 Ilmenau
Tel. +49 3677/69 3706/3703
Beginn: SS2023 für 6 Monate
The combination of piezoelectric and magnetostrictive layers in a sensor concept can detect small magnetic field changes at room temperature by measuring resonance frequency shifts. This innovative technology offers a unique solution for industries seeking to improve their magnetic field detection capabilities. With its potential to revolutionize magnetic field detection, this sensor concept represents a promising area for technological advancement. Mehr Informationen gibt es hier.
Beginn: SS2023 für 6 Monate
A new type of sensor that combines piezoelectric and magnetostrictive thin layers can detect the smallest magnetic field changes at room temperature. This magnetoelectric resonant microstructure measures the shift in resonance frequency caused by the magnetic field. However, the sensor's properties fluctuate with temperature, making it difficult to separate the effects of magnetic field and temperature changes on the output signal. To better understand the sensor's temperature dependence, further study is necessary. Mehr Informationen gibt es hier.
Die Tiefentemperaturphotolumineszenz (TTPL) ist eine zerstörungsfreie Messmethode, welche die strahlenden exzitonischen Übergänge in Silizium detektieren kann. So kann vor allem die Spezies und deren Quantität aber auch Art der Bindung beurteilt werden. Mit Hilfe von Kalibriergeraden kann die Störstellenkonzentration weiterer Proben bestimmt werden. Hierzu dient die Abhängigkeit des Intensitätsverhältnisses von der Dotierstoffkonzentration einer Photolumineszenzlinie gebundener
Exzitonen („bound exciton“(BE)) zu einer Linie freier Exzitonen („free exciton“ (FE)). Solche Kalibriergeraden wurden bereits für Bor, Phosphor und Aluminium erstellt 1, 2, 3. Mit Hilfe dieser Kalibriergeraden können Störstellenkonzentrationen ab 1011 bis 1017 cm-3 bestimmt werden. Ziel der Bachlorarbeit ist vor allem die Untersuchung von Indium dotiertem Silizium mittels TTPL. Geeignete Spektrenbereiche, Lumineszenzlinien und Probentemperatur für die Erstellung einer Kalibriergeraden sollen gefunden werden. Hierbei muss vor allem ein Wissen über die intrinsischen (I), transversal optischen (TO), longitudinal optischen (LO) und transversal akustischen (TA) exzitonischen Übergänge erlangt werden (in Abbildung 1 sind solche Spektren bei unterschiedlichen Energien dargestellt). Durch Widerstandsmessungen mit der Vierspitzenmessung wird zunächst die Störstellenkonzentration bestimmt.
Abbildung 1: Auszug aus der ASTM Vorschrift zur Bestimmung III/V Dotierstoffkonzentration in Silizium.
Photolumineszenzspektren, welche die Dotanten Bor, Phosphor, Aluminium und Arsen darstellen1
Hierbei auftretende Fragen können sein: Ist der InTO (Indium) detektierbar? Welche Rolle spielt die Tunneltheorie von neutralen Akzeptoren, wenn Silizium eine Verunreinigung mit Bor aufweist4? Gibt es Unterschiede in den Spektren implantiert dotierter Proben zu diffundiert dotierter Proben?
In den ersten Wochen der Bachelorarbeit steht das Erlernen der Probenpräparation (Wafer brechen und der Umgang mit der Pinzette) und der experimentellen Durchführung der TTPL Messungen im Fokus. Ebenso soll das Pythonprogramm der Fachgruppe „Auswertung TTPL“ und Origin zur Analyse der Spektren sicher angewendet werden.Die Verfassung der Bachelorarbeit beinhaltet ebenso die Literaturrecherche und den Erwerb von wissenschaftlichen Arbeitsmethoden.
Die Betreuung der Bachelorarbeit wird in erster Linie Katharina Peh übernehmen. Die Bachelorarbeit soll im SS2023 angefertigt werden.
1 Semiconductor Equipment and Materials International, SEMI MF1389-0704 2004.
2 T. Iwai, M. Tajima, and A. Ogura, Physica Status Solidi (c) 8, 792 (2011).
3 K. Lauer, C. Möller, D. Schulze, T. Bartel, and F. Kirscht, Physica Status Solidi (RRL) - Rapid Research Letters 7, 265 (2013).
4 D.S. Moroi, M.C. Ohmer, F. Szmulowicz, and D.H. Brown, Journal of Applied Physics 59, 1309 (1986).