Graphen/Metalloxid-basierte Triple-Gate Heterostrukturen zur elektrostatischen Dotierung von 2D-Materialien

Abstract

Für zukünftige elektronische Bauelemente werden neue Konzepte benötigt, die auch bei sehr kleinen Strukturgrößen eine hohe Leistungsfähigkeit ermöglichen. Eine Möglichkeit stellen Tunnel-Feldeffekttransistoren mit Buried-Triple-Gate-Strukturen dar, bei denen dünne und hochwertige Gateoxide eine entscheidende Rolle für die elektrischen Eigenschaften des Bauelements spielen. Aluminiumoxid eignet sich aufgrund seiner hohen relativen Permittivität und seiner guten Isolationseigenschaften als mögliches Gateoxid für diese Anwendung. Eine besondere Herausforderung stellt jedoch die direkte Abscheidung dünner und homogener Aluminiumoxid-Schichten auf Graphen dar, da die fehlenden funktionellen Oberflächengruppen das Schichtwachstum beeinflussen können. In dieser Arbeit wurden mittels ALD abgeschiedene Al₂O₃-Schichten hinsichtlich ihrer Eignung als Gateoxid untersucht. Dazu wurden die elektrischen Eigenschaften verschiedener Al₂O₃-Schichten charakterisiert, der Abscheideprozess optimiert und die Übertragung auf Graphen untersucht. Dabei konnte die Schichtqualität verbessert und eine Grundlage für die weitere Entwicklung von Al₂O₃-basierten Gateoxiden für graphenbasierte Bauelemente geschaffen werden.