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Masterarbeit: Elektrische und strukturelle Charakterisierung von Yttrium-Aluminium-Nitrid (YAlN)

Thema der Arbeit:

Das Interesse an Übergangsmetallnitriden (MxX1-xN) ist in den letzten Jahrzehnten gestiegen. MxX1-xN zeigen herausragende Eigenschaften auf wie hohe Härte, hohe Temperaturstabilität und mechanische Festigkeit. Diese Eigenschaften ermöglichen Verbesserungen in einer Vielzahl von technologischen Anwendungen. Das prominenteste ternäre Übergangsmetallnitrid ist Scandium-Aluminium-Nitrid (ScAlN) durch seine herausragenden, piezoelektrischen Eigenschaften und das Auftreten des ferroelektrischen Effekts. Dies motiviert die Erforschung weiterer MxX1-xN wie CrAlN und YAlN. Diese sind laut Simulationen die vielversprechendsten Kandidaten, was die Anwendung der piezoelektrischen und spontanen Polarisation betrifft. Ähnlich zu ScN sind auch YN und CrN in der kubischen Steinsalz-Struktur vorhanden, sodass es einen Phasenübergang vom hexagonalen AlN mit steigendem x geben muss.  Diese Art von Phasenübergang ist noch relativ unerforscht und eröffnet eine Vielzahl von Anwendungsmöglichkeiten in elektronischen Bauelementen. Da Chromverbindungen im Allgemeinen toxisch sind, ist YScN das nächste Material bei dem die Erforschung der Materialeigenschafen und des Phasenübergangs abhängig vom Yttriumgehalt von wissenschaftlichem Interesse ist.

 

 Metal Nitride

Details zur Stelle:

  • Übliche Dauer: 6 Monate
  • Beginn: ab sofort
  • Vorkenntnisse:
    • Grundlagen in Festkörper- und Halbleiterphysik sowie Kristallographie sind hilfreich
    • Studium in Sustainable Systems Engineering, Mikrosystemtechnik, Physik, Chemie, Materialwissenschaften, oder einem vergleichbaren naturwissenschaftlich-technischen Fach
  • Eränzend zur Masterarbeit kann eine HiWi-Stelle zur Unterstützung in den wissenschaftlichen Projekten des Lehrstuhls bis max. 40h/Monat angeboten werden

Tätigkeitsbeschreibung:

  • Wachstum von YAlN-Dünnschichten auf verschiedenen Substraten (Si, Saphir, …) mittels DC‑Magnetron Sputterepitaxie im Reinraum

  • Strukturelle und elektrische Charakterisierung der hergestellten Dünnschichten

  • Bestimmung von Gitterparametern und weiterer strukturellen Eigenschaften bei Temperaturen bis zu 900 °C mittels Röntgendiffraktometrie (XRD)

  • Ermittlung des thermischen Ausdehnungskoeffizienten α und der Schichtspannung σ

  • Messung temperaturabhängiger elektrischer Eigenschaften

 

Wir erwarten:

  • Interesse an Wachstumsprozessen neuartiger Materialien
  • Freude an der Mitwirkung in einem Team von Forscherinnen und Forschern

 

Wir bieten:

  • Einführung in das Sputtern von epitaxialen Halbleiternitrid-Dünnschichten

  • Gründliche Einführung in den Stand der Forschung an III-V-Halbleitern

  • Tätigkeit als studentische Hilfskraft und einen Arbeitsplatz am INATECH

  • Training in Charakterisierungstechniken wie z.B. Rasterkraftmikroskopie (AFM), Röntgendiffraktometrie (XRD), elektrische Messungen (CV, IV), UV-VIS, etc.

 

Kontakt

Prof. Dr. Dr. Oliver Ambacher

INATECH - Leistungselektronik
Emmy-Noether-Straße 2
79110 Freiburg im Breisgau

oliver.ambacher@inatech.uni-freiburg.de