Diese Arbeit befasst sich mit der Synthese von Siliziumnanodrähten, verschiedenen fundamentalen Aspekten des Wachstums von Siliziumnanodrähten und der Herstellung eines ersten Bauteils basierend auf Siliziumnanodrähten. In Kapitel 1 wird die experimentelle Herstellung von mittels des Vapor-Liquid-Solid (VLS) Mechanismus und unter Verwendung von Gold als Katalysator epitaktisch auf Siliziumsubstraten gewachsenen Siliziumnanodrähten demonstriert und im Detail beschrieben. Da die Verwendung von Gold als Katalysator jedoch zumeist als unvereinbar mit industriellen Halbleiterfertigungsmethoden angesehen wird, ist speziell in Hinblick auf die mögliche Anwendung von Siliziumnanodrähten in integrierten Schaltkreisen der Austauch von Gold durch einen alternativen Katalysator von großem Interesse. Sechs verschiedene Materialien (Palladium, Eisen, Dysprosium, Wismut, Indium und Aluminium) wurden auf ihre Verwendbarkeit als alternative Katalysatoren hin getestet. Die Ergebnisse werden in Kapitel 1 diskutiert. Die drei darauf folgenden Kapitel befassen sich mit jeweils einem spezifischen Aspekt der Synthese von Siliziumnanodrähten. In Kapitel 2 wird die Abhängigkeit der Wachstumsgeschwindigkeit vom Nanodrahtdurchmesser untersucht. Dies ist von grundlegender Bedeutung, da die Länge der Siliziumnanodrähte gewöhnlich über die Wachstumsdauer eingestellt wird, was ein Verständnis der Faktoren, die die Wachstumsgeschwindigkeit bestimmen, voraussetzt. Bezüglich der Abhängigkeit der Wachstumsgeschwindigkeit vom Durchmesser wurden von verschiedenen Gruppen unterschiedliche, scheinbar widersprüchliche Beobachtungen gemacht. In Kapitel 1 wird ein Modell abgeleitet, das, stationäres Wachstum voraussetzend, das Wechselspiel zweier Unterprozesse des VLS Mechanismus berücksichtigt. Im Rahmen dieses Modells können die scheinbar widersprüchlichen Beobachtungen schlüssig erklärt werden. Darüber hinaus liefert das Modell eine Erklärung für den beobachteten Zusammenhang zwischen der Druckabhängigkeit und der Durchmesserabhängigkeit der Wachstumsgeschwindigkeit. Kapitel 3 befasst sich mit der Durchmesservergrößerung von epitaktisch gewachsenen Siliziumnanodrähten an der Stelle, wo diese mit dem Substrat verbunden sind. Diese Verbreiterung der Nanodrähte kann auf eine Änderung des Kontaktwinkels des Katalysatortropfens in der initialen Wachstumsphase zurückgeführt werden. In Kapitel 3 wird ein Modell zur quantitativen Beschreibung der Durchmesservergrößerung abgeleitet, dass die Gleichgewichtsform des Katalysatortropfens in Beziehung zur jeweiligen Nanodrahtgeometrie und zur Balance zwischen Oberflächenspannungen und Linienspannung setzt. Ein Vergleich der experimentell beobachteten Form der Verbreiterung mit den Ergebnissen aus der Modellrechnung erlaubt Rückschlüsse auf die Grösse der Linienspannung. Darüber hinaus ergeben sich als Ergebnis der Modellrechnung, abhängig von Größe und Vorzeichen der Linienspannung, zwei unterschiedliche Wachstumsmoden. Kapitel 4 befasst sich mit der kristallographischen Wachstumsrichtung der Siliziumnanodrähte, einem Parameter der speziell für epitaktisch gewachsene Nanodrähte von großer Bedeutung ist. Interessanterweise zeigt sich aus experimentellen Beobachtungen, dass die Wachstumsrichtung vom Durchmesser der Nanodrähte abhängt. Ein Modell wird postuliert, demzufolge die Änderung der Nanodraht-Wachstumrichtung auf das Wechselspiel zwischen der Oberflächenspannung und der Au/Si Grenzflächenspannung der Nanodrähte und das unterschiedliche Skalierungsverhalten der beiden Parameter zurückgeführt werden kann. Im Anschluss an diese teilweise theoretischen Betrachtungen zur Morphologie befasst sich Kapitel 5 mit den elektrischen Eigenschaften von dotierten Siliziumnanodrähten. Es werden temperaturabhängige Messungen präsentiert und im Detail diskutiert. Es zeigt sich, dass die Drähte zwar ein aufgrund der Dotierung zu erwartendes Verhalten zeigen, dass jedoch die effektive Ladungsträgerkonzentration in den Siliziumnanodrähten überraschend gering ist. Dies kann vermutlich auf den Einfluss von Si/SiO2 Grenzflächenzuständen an der Außenhaut der Nanodrähte zurückgeführt werden. Um dies aufzuzeigen wird ein allgemeines Modell zum Einfluss von Si/SiO2 Grenzflächenzuständen und Grenzflächenladungen auf die effektive Ladungsträgerkonzentration in Siliziumnanodrähten abgeleitet. Zuletzt wird in Kapitel 6 die Herstellung eines Feldeffekt-Transistors basierend auf epitaktisch gewachsenen und dotierten Siliziumnanodrähten präsentriert. Hierbei ist besonders hervorzuheben, dass, im Gegensatz zur herkömmlichen planaren Anordnung, in unserem Fall das Transistor-Gate den vertikalen Nanodraht radial umschließt, was theoretisch eine bessere elektrostatische Kontrolle ermöglicht. Die Durchführbarkeit des vorgeschlagenen Herstellungsprozesses und die Funktionalität der auf diese Weise hergestellten Nanodraht-Transistoren wird durch elektrische Messungen demonstriert.
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