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51	Space Charge Spectroscopy applied to Defect Studies in Ion-Implanted Zinc Oxide Thin Films Schmidt, Matthias 12 March 2012 (has links) (PDF) Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Erzeugung und Detektion von Defekten im Halbleiter Zinkoxyd (ZnO). Der Fokus liegt dabei auf der Verwendung raumladungszonenspektroskopischer Techniken zur Detektion und Charakterisierung elektronischer Defektzustände. Es werden theoretische Aspekte von Raumladungszonen an Halbleitergrenzflächen und den darin enthaltenen elektronischen Defektzuständen behandelt. Das elektrische Potential in der Raumladungszone genügt einer nichtlinearen, eindimensionalen Poissongleichung, für die bekannte, näherungsweise Lösungen vorgestellt werden. Für eine homogen dotierte Raumladungszone gelang es, die exakte Lösung des Potentialverlaufs als Integral anzugeben und einen analytischen Ausdruck für die Kapazität der Raumladungszone zu berechnen. Desweiteren werden transiente und oszillatorische Lösungen der Differentialgleichung zur Beschreibung der Zeitentwicklung der Besetzungswahrscheinlichkeit von Defektzuständen für verschiedene experimentelle Bedingungen betrachtet. Sämtliche raumladungszonenspektroskopischen Experimente können durch geeignete Lösungen dieser beiden Differentialgleichungen beschrieben werden. Für die Fälle, für die keine analytischen Lösungen bekannt sind, wurde ein numerisches Modell entwickelt. Die Experimente wurden an ZnO Dünnfilmproben durchgeführt, welche mittels gepulster Laserablation auf Korundsubstraten abgeschieden wurden. Zur Erzeugung von Defekten wurden entweder Ionen in die Proben implantiert, die Proben mit hochenergetischen Elektronen bzw. Protonen bestrahlt oder einer thermischen Behandlung unterzogen. Die Raumladungszonen wurden durch Schottkykontakte realisiert. Durch die raumladungszonenspektroskopischen Verfahren, Kapazitäts-Spannungs Messungen, Admittanzspektroskopie, Deep-Level Transient Spectroscopy (DLTS), Minority Carrier Transient Spectroscopy, optische DLTS, Photokapazitäts- und Photostrommessungen, sowie der optischen Kapazitäts-Spannungs Messung konnten Defektzustände in der gesamten ZnO Bandlücke nachgewiesen werden. Durch Vergleiche der gemessenen Defektkonzentrationen in einer unbehandelten Referenzprobe mit denen in behandelten Proben konnten Aussagen über die experimentellen Bedingungen, unter denen intrinsische Defekte entstehen bzw. ausheilen, gewonnen und mit Stickstoff- bzw. Nickel- in Zusammenhang stehende Defekte identifiziert werden. Für eine Vielzahl untersuchter Defektzustände konnten die thermische Aktivierungsenergie der Ladungsträgeremission, Querschnitte für den Einfang freier Ladungsträger sowie die spektralen Photoionisationsquerschnitte bestimmt werden. Aus diesen Eigenschaften sowie den experimentellen Bedingungen unter denen der Defekt bevorzugt gebildet wird, wurden Rückschlüsse auf die mikroskopische Struktur einiger Defekte gezogen. Halbleiter Zinkoxid ZnO Defekt tiefe Störstelle Ionenimplantation Raumladungszonenspektroskopie DLTS optische DLTS ODLTS elektronische Defektzustände Nickel Stickstoff semiconductor zinc oxide ZnO defects ion-implantation space charge spectroscopy DLTS optical DLTS ODLTS deep defect center deep-level deep-level transient spectroscopy electronic defect states nickel nitrogen ddc:539 Halbleiter semiconductor Zinkoxid Raumladungsgebiet Raumladungszone Ionenimplantation Defekt defect Deep Defect Center tiefe Störstelle Spektroskopie Kapazitätsspektroskopie Kapazitätsspektroskopie Deep Level Transient Spectroscopy DLTS Kapazitätstransientenspektroskopie Nickel Stickstoff nitrogen
52	Space Charge Spectroscopy applied to Defect Studies in Ion-Implanted Zinc Oxide Thin Films Schmidt, Matthias 26 January 2012 (has links) Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Erzeugung und Detektion von Defekten im Halbleiter Zinkoxyd (ZnO). Der Fokus liegt dabei auf der Verwendung raumladungszonenspektroskopischer Techniken zur Detektion und Charakterisierung elektronischer Defektzustände. Es werden theoretische Aspekte von Raumladungszonen an Halbleitergrenzflächen und den darin enthaltenen elektronischen Defektzuständen behandelt. Das elektrische Potential in der Raumladungszone genügt einer nichtlinearen, eindimensionalen Poissongleichung, für die bekannte, näherungsweise Lösungen vorgestellt werden. Für eine homogen dotierte Raumladungszone gelang es, die exakte Lösung des Potentialverlaufs als Integral anzugeben und einen analytischen Ausdruck für die Kapazität der Raumladungszone zu berechnen. Desweiteren werden transiente und oszillatorische Lösungen der Differentialgleichung zur Beschreibung der Zeitentwicklung der Besetzungswahrscheinlichkeit von Defektzuständen für verschiedene experimentelle Bedingungen betrachtet. Sämtliche raumladungszonenspektroskopischen Experimente können durch geeignete Lösungen dieser beiden Differentialgleichungen beschrieben werden. Für die Fälle, für die keine analytischen Lösungen bekannt sind, wurde ein numerisches Modell entwickelt. Die Experimente wurden an ZnO Dünnfilmproben durchgeführt, welche mittels gepulster Laserablation auf Korundsubstraten abgeschieden wurden. Zur Erzeugung von Defekten wurden entweder Ionen in die Proben implantiert, die Proben mit hochenergetischen Elektronen bzw. Protonen bestrahlt oder einer thermischen Behandlung unterzogen. Die Raumladungszonen wurden durch Schottkykontakte realisiert. Durch die raumladungszonenspektroskopischen Verfahren, Kapazitäts-Spannungs Messungen, Admittanzspektroskopie, Deep-Level Transient Spectroscopy (DLTS), Minority Carrier Transient Spectroscopy, optische DLTS, Photokapazitäts- und Photostrommessungen, sowie der optischen Kapazitäts-Spannungs Messung konnten Defektzustände in der gesamten ZnO Bandlücke nachgewiesen werden. Durch Vergleiche der gemessenen Defektkonzentrationen in einer unbehandelten Referenzprobe mit denen in behandelten Proben konnten Aussagen über die experimentellen Bedingungen, unter denen intrinsische Defekte entstehen bzw. ausheilen, gewonnen und mit Stickstoff- bzw. Nickel- in Zusammenhang stehende Defekte identifiziert werden. Für eine Vielzahl untersuchter Defektzustände konnten die thermische Aktivierungsenergie der Ladungsträgeremission, Querschnitte für den Einfang freier Ladungsträger sowie die spektralen Photoionisationsquerschnitte bestimmt werden. Aus diesen Eigenschaften sowie den experimentellen Bedingungen unter denen der Defekt bevorzugt gebildet wird, wurden Rückschlüsse auf die mikroskopische Struktur einiger Defekte gezogen. info:eu-repo/classification/ddc/539 ddc:539
53	Untersuchung tiefer Stoerstellen in Zinkselenid mittels thermisch und optisch stimulierter Kapazitaetstransientenspektroskopie Hellig, Kay 10 April 1997 (has links) (PDF) In dieser Arbeit wurden tiefe Zentren in p-leitendem Zinkselenid mittels Kapazitaetstransientenspektroskopie untersucht. Es wurden Au/p-ZnSe/p-GaAs-Schichtstrukturen verwendet Mit Strom-Spannungs- und Kapazitaets-Spannungs-Messungen erfolgte eine Vorcharakterisierung der Proben. Dies lieferte Aussagen zu den bei kleinen Spannungen wirkenden Barrieren des Schottky-Kontaktes und des Hetero¨uberganges und die Bandkantenoffsets. Die effektiven Akzeptorkonzentrationen im p-ZnSe wurden bestimmt. Mit der DLTS wurden vier Loecher-Haftstellen in den p-ZnSe-Schichten gefunden. Ihre thermischen Aktivierungsenergien waren 0,40eV, 0,62eV, 0,83eV und 0,65eV. Die Konzentration des tiefen Zentrums HT nimmt bei Temperung ¨uber 450~K zu; moeglicherweise aufgrund einer Eindiffusion des als Schottky-Kontakt dienenden Goldes. Einfangmessungen fuer das Zentrum HT ergaben einen thermisch aktivierten Einfang mit Multiphononenemission bei einer Einfangbarriere von 0,46eV. Die Entropieaenderung bei der Emission aus dem Zentrum HT wurde bestimmt. Die Emission aus dem Zentrum HT laeuft schneller als der Einfang ab. Moegliche Gruende dafuer werden diskutiert. Mit Isothermalen Kapazitaetstransienten-Messungen und Spannungsvariationen wurde das Emissionsverhalten des tiefen Zentrums HT weitergehend untersucht. Transparente Gold-Kontakte gestatteten eine Beeinflussung der Emissionstransienten mittels Lichteinstrahlung durch den Schottky-Kontakt. ZnSe/GaAs Heterouebergang Au/p-ZnSe DLOS ZnSe Deep Level Transient Spectroscopy tiefe Zentren Stoerstellen Defekte ddc:530 Schottky-Kontakt Zinkselenid DLTS
54	Raumladungszonenspektroskopische Methoden zur Charakterisierung von weitbandlückigen Halbleitern Schmidt, Florian 07 January 2015 (has links) (PDF) Die Arbeit befasst sich mit der Untersuchung von weitbandlückigen Halbleitern über raumladungszonenspektroskopische Methoden. Dabei liegt der Schwerpunkt auf der Detektion von elektronisch und optisch aktiven Defektzuständen in solchen Materialien. Die Experimente wurden exemplarisch an dem II-VI Halbleiter Zinkoxid (ZnO) durchgeführt, welcher inform von Volumenkristallen, Mikronadeln und Dünnfilmen zur Verfügung stand. Raumladungszonen wurden über Schottky-Kontakte realisiert. Nach einer Einführung in die Theorie der Raumladungszonenspektroskopie wird ein Überblick über Defekte in verschiedenartig gezüchteten ZnO gegeben. Dazu werden die Standardverfahren Strom-Spannungs-Messung, Kapazitäts-Spannungs-Messung, Thermische Admittanz- Spektroskopie (TAS) und Deep Level Transient Spectroscopy (DLTS) verwendet. Ergänzend wurden die auf weitbandlückige Halbleiter ausgelegten Verfahren Low Rate Deep Level Transient Spectroscopy (LR-DLTS) und Deep Level Optical Spectroscopy (DLOS) eingesetzt, mit welchen es möglich ist Defektzustände in der gesamten Bandlücke von ZnO nachzuweisen. Für die untersuchten Störstellenniveaus konnten somit die thermische Aktivierungsenergie, Einfangquerschnitte freier Ladungsträger und Photoionisationsquerschnitte bestimmt werden. Typischerweise werden tiefe Defekte durch die Bestrahlung mit hochenergetischen Protonen erzeugt. Derartige Behandlungen wurden an binären ZnO- und ternären (Mg,Zn)ODünnfilmen durchgeführt, wobei die Generationsrate eines Defektes über Variation der verwendeten Strahlungsdosis bestimmt wurde. Ionenimplantationen spielen eine große Rolle im Herstellungsprozess von Bauelementen, sind jedoch für ZnO nicht etabliert. Die Auswirkung der Implantation von inerten Argon-Ionen, sowie die nachträgliche thermische Behandlung auf die Konzentration intrinsischer Defekte wurde untersucht. Zink- und Sauerstoff-Implantationen bewirken, neben der Generation von Defekten, eine lokale Änderung der Stöchiometrie. Durch einen Vergleich der Defektkonzentrationen nach Zn-, O-, Ne- und Ar-Implantation können Rückschlüsse auf die chemische Natur intrinsischer Defekte geschlossen werden. Raumladungszonenspektroskopie Defekte Dünnfilm Zinkoxid Laserablation Ionenimplantation Protonenbestrahlung Halbleiterphysik Deep-Level Transient Spectroscopy Defects Laserdeposition Zinc Oxide proton irradiation ion implantation semiconductor physics ddc:530
55	An assessment of metabolic bone disease in the skeletal remains of Chinese indentured mine labourers from the Witwatersrand Meyer, Anja January 2014 (has links) An essential part of bioarchaeology is the study of diet and nutrition and its effects on the general health of a person. Interpretation of nutritional and metabolic disease related pathologies often provide additional insight into the daily social and cultural practices of people. It is therefore also an essential part of understanding differences amongst past populations from archaeological contexts and provides an alternative means for cross referencing historical accounts. In this study the skeletal remains of 36 Chinese indentured mine labourers, who worked and died on the Witwatersrand mines during the period AD 1904-1910, were assessed for any signs of metabolic or nutritionally related signs of disease. Historical information suggests that these indentured Chinese labourers came from poverty stricken communities in China where disease and malnutrition were often encountered. Once in South Africa they were again subjected to the harsh living and working conditions associated with mining. Analyses suggest that all 36 individuals were males between the ages of 16 and 45 years, with the majority being of young adult age (20-34 years). Pathology that could be observed included a high prevalence of nutrition-related changes and linear enamel hypoplasia which suggests that the Chinese miners had been subjected to long periods of malnutrition and illness throughout childhood continuing into adulthood. Nevertheless, a large proportion of lesions associated with malnutrition showed some degree of healing. A high frequency of traumatic lesions, specifically peri-mortem fractures, was observed and may have contributed to the death of many of the Chinese miners. It therefore seems that even though the healing of pathological lesions associated with malnutrition indicated a period of improved nutritional intake, possibly during their time on the Witwatersrand mines, the high prevalence of peri-mortem fractures attests to the hazardous working conditions associated with deep-level mining. In order to aid in the interpretation of skeletal pathology associated with metabolic and nutritional diseases non-specific signs of disease observed in a cadaver skeletal sample with known causes of death (related to specific metabolic or nutritional diseases) were compared to pathology observed in the Chinese miners. This provided pathological patterns which enabled a better interpretation of the pathology observed in the Chinese skeletal remains. / Dissertation (MSc)--University of Pretoria, 2014. / am2014 / Anatomy / unrestricted Beriberi UCTD Bioarchaeology Chinese indentured labour Deep-level mining Malnutrition Metabolic bone disease Nutritional deficiencies Palaeopathology Witwatersrand mines Cadaver skeletal remains C14/4/159/gm
56	Fabrication and electrical characterisation of quantum dots : uniform size distributions and the observation of unusual electrical characteristics and metastability James, Daniel January 2010 (has links) Quantum dots (QDs) are a semiconductor nanostructure in which a small island of one type of semiconductor material is contained within a larger bulk of a different one. These structure are interesting for a wide range of applications, including highly efficient LASERs, high-density novel memory devices, quantum computing and more. In order to understand the nature of QDs, electrical characterisation techniques such as capacitance-voltage (CV) profiling and deep-level transient spectroscopy (DLTS) are used to probe the nature of the carrier capture and emission processes. This is limited, however, by the nature of QD formation which results in a spread of sizes which directly affects the energy structure of the QDs. In this work, I sought to overcome this by using Si substrates patterned with a focused ion beam (FIB) to grow an array of identically-sized Ge dots. Although I was ultimately unsuccessful, I feel this approach has great merit for future applications.In addition, this thesis describes several unusual characteristics observed in InAs QDs in a GaAs bulk (grown by molecular beam epitaxy-MBE). Using conventional and Laplace DLTS, I have been able to isolate a single emission transient. I further show an inverted relation between the emission rate and the temperature under high field (emissions increase at lower temperatures). I attribute this to a rapid capture to and emission from excited states in the QD. In addition, I examine a metastable charging effect that results from the application of a sustained reverse bias and decreases the apparent emission rate from the dots. I believe this to be the result of a GaAs defect with a metastable state which acts as a screen, inhibiting emission from the dots due to an accumulation of charge in the metastable state. These unusual characteristics of QDs require further intensive work to fully understand. In this work I have sought to describe the phenomena fully and to provide hypotheses as to their origin. 537.622
57	Untersuchung tiefer Stoerstellen in Zinkselenid mittels thermisch und optisch stimulierter Kapazitaetstransientenspektroskopie Hellig, Kay 10 April 1997 (has links) In dieser Arbeit wurden tiefe Zentren in p-leitendem Zinkselenid mittels Kapazitaetstransientenspektroskopie untersucht. Es wurden Au/p-ZnSe/p-GaAs-Schichtstrukturen verwendet Mit Strom-Spannungs- und Kapazitaets-Spannungs-Messungen erfolgte eine Vorcharakterisierung der Proben. Dies lieferte Aussagen zu den bei kleinen Spannungen wirkenden Barrieren des Schottky-Kontaktes und des Hetero¨uberganges und die Bandkantenoffsets. Die effektiven Akzeptorkonzentrationen im p-ZnSe wurden bestimmt. Mit der DLTS wurden vier Loecher-Haftstellen in den p-ZnSe-Schichten gefunden. Ihre thermischen Aktivierungsenergien waren 0,40eV, 0,62eV, 0,83eV und 0,65eV. Die Konzentration des tiefen Zentrums HT nimmt bei Temperung ¨uber 450~K zu; moeglicherweise aufgrund einer Eindiffusion des als Schottky-Kontakt dienenden Goldes. Einfangmessungen fuer das Zentrum HT ergaben einen thermisch aktivierten Einfang mit Multiphononenemission bei einer Einfangbarriere von 0,46eV. Die Entropieaenderung bei der Emission aus dem Zentrum HT wurde bestimmt. Die Emission aus dem Zentrum HT laeuft schneller als der Einfang ab. Moegliche Gruende dafuer werden diskutiert. Mit Isothermalen Kapazitaetstransienten-Messungen und Spannungsvariationen wurde das Emissionsverhalten des tiefen Zentrums HT weitergehend untersucht. Transparente Gold-Kontakte gestatteten eine Beeinflussung der Emissionstransienten mittels Lichteinstrahlung durch den Schottky-Kontakt. info:eu-repo/classification/ddc/530 ddc:530 Schottky-Kontakt Zinkselenid DLTS ZnSe/GaAs Heterouebergang Au/p-ZnSe DLOS ZnSe Deep Level Transient Spectroscopy tiefe Zentren Stoerstellen Defekte
58	Studium elektrického pole v detektorech záření pomocí Pockelsova jevu / Studium elektrického pole v detektorech záření pomocí Pockelsova jevu Hakl, Michael January 2014 (has links) Study of electric field in radiation detectors by Pockels effect (Master Thesis) by Michael Hakl Abstract Cadmium Telluride (CdTe) is a convenient candidate for room tem- perature detection of X-ray and gama radiation due to 1.5 eV band- gap energy and high atomic mass. Since CdTe has the highest linear electro-optical coefficient among II-VI compounds, the detector rep- resents a Pockels cell. Transmittance of the crystal is modulated by the internal electric field. Processing of infrared camera photographs results in an electric field profile between biasing electrodes. The elec- tric field in semi-insulting CdTe is influenced with deep level traps causing charge polarization under the electrodes. Occupation of traps is dependent on metal-semiconductor interface. Relation of charge accumulation and band bending for gold and indium contacts was studied. Repolarization/depolarization induced by additional illumi- nation with sub/above bandgap excitation laser was observed and ex- ploited for determination of the deep level energy. Results obtained by the Pockels-effect method were supported with luminescence measure- ments. Correlation between the occurrence of deep levels and surface point defects was discovered. Keywords: Pockels electro-optical effect, Cadmium Telluride ra- diation detector, Electric field, Schottky...
59	Silicon Hyperdoped with Tellurium: Physical structure, Electrical transport and Infrared photoresponse Wang, Mao 13 May 2022 (has links) Hyperdoping of Si with deep-level impurities has attracted renewed interest for its unique physical properties, such as the broad sub-bandgap absorption in the infrared wavelength at room temperature. In this thesis, tellurium (Te) hyperdoped Si has been prepared by ion implantation and pulsed laser melting with the Te doping concentration several orders of magnitude above the solid solubility limit. The structural, electrical and optical properties were systematically investigated. A strong room-temperature broadband infrared absorption down to 0.048 eV (25 μm) is observed in the resulting Te-hyperdoped Si layers. The room-temperature operation of a mid-infrared photodetector is demonstrated based on Te-hyperdoped Si. In addition, an impurity-induced insulator-to-metal transition in Te-hyperdoped Si has been identified via the electrical transport measurements. Besides, the electron concentration in Te-hyperdoped Si layers is approaching 1021 cm-3 and does not show saturation. Combining density functional calculations and Rutherford backscattering/channeling measurements, the microscopic mechanism for yielding the outstanding physical properties listed above has been unveiled. The Te-dimer complex sitting on adjacent Si lattice sites has the smallest formation energy and is thus the preferred configuration at high doping concentration. Those substitutional Te are effective donors, leading to the non-saturating carrier concentration as well as to the insulator to metal transition. Finally, a comprehensive study regarding the thermal stability has been performed and the Te-hyperdoped Si layers exhibits thermal stability up to 400 °C with a duration of at least 10 minutes. Therefore, Te-hyperdoped Si opens two perspectives for opto/micro-electronics. One is realization of broadband infrared photodetection at room temperature by using only Si materials, which may be integrated into on-chip Si-based photonic systems. The second is to achieve ultra-high n-type carrier concentrations for nano-electronics by forming Te-dimer dopants, which can overcome the saturation problem of conventional shallow n-type dopants. info:eu-repo/classification/ddc/530 ddc:530
60	Electrical and structural characterization of metal germanides Chawanda, Albert 10 February 2011 (has links) Metal-semiconductor contacts have been widely studied in the past 60 years. These structures are of importance in the microelectronics industry. As the scaling down of silicon-based complementary metal-oxide-semiconductor (CMOS) devices becomes more and more challenging, new material and device structures to relax this physical limitation in device scaling are now required. Germanium (Ge) has been proposed as a potential alternative to silicon. In this thesis a systematic study of the thermally induced reaction of transition metals with the n-Ge substrate is outlined. Investigations in the change of the electrical properties of the metal germanide structures is studied in a wide range of temperatures. Current-voltage (I-V), capacitance-voltage (C-V), deep level transient spectroscopy (DLTS) and high-resolution Laplace-DLTS (L-DLTS) techniques have been used for the electrical characterization of the fabricated Schottky contacts. Results obtained indicate the variation of the electrical properties of these Schottky contacts can be attributed to combined effects of interfacial reactions and phase transformation during the annealing process. The barrier height distribution in identically prepared Schottky contacts on n-Ge (100) showed that the barrier heights and ideality factors varied from diode to diode even though they were identically fabricated. The properties of the n-Ge Schottky contacts have revealed a strong dependence on temperature. The current transport mechanism has been shown to be predominantly thermionic emission at high temperatures while at low temperatures, the Schottky contacts have exhibited the dominance of the generation-recombination current mechanism. The variation of the Schottky barrier heights at low temperatures have been attributed to barrier inhomogeneities at the metal-semiconductor (MS) interface. Results from defect characterization by DLTS show that the E-centre is the dominant defect introduced in n-Ge by electron beam deposition during contact fabrication and substitutional related defects are induced during the annealing process. The identification of some of the defects was achieved by using defect properties, defect signature, annealing mechanisms and annealing behaviour and comparing these properties to the results from theoretical defect models. Annealing showed that defects in Ge can be removed by low thermal budget of between 250–350°C. Finally, structural characterization of these samples was performed by scanning electron microscopy (SEM) and Rutherford backscattering spectrometry (RBS) techniques. From the SEM images it can be observed that the onset temperature for agglomeration in the 30 nm Ni/n-Ge (100), and Pt/-, Ir/- and Ru/n-Ge (100) systems occur at 500–600°C and 600–700°C, respectively. / Thesis (PhD)--University of Pretoria, 2010. / Physics / unrestricted Ideality factor Schottky barrier height Temperature dependence Deep level transient spectroscopy Defects Scanning electron microscopy E-centre Richardson constant Germanides Thermal annealing UCTD

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