Siliziumnanodrähte (SiNWs) bieten aufgrund ihrer exzellenten elektrostatischen Kontrollierbarkeit eine gute Grundlage für die Entwicklung neuartiger Bauelemente, wie rekonfigurierbarer Feldeffekttransistoren (RFETs). Da SiNWs durch die Oxidation gezielt verzerrt werden können und diese Verzerrung die Bandstruktur des Siliziums verändert, bietet der Oxidationsprozess eine Möglichkeit, die Leitungseigenschaften der RFETs zu modulieren und eine symmetrische Transfercharakteristik zu erhalten. Die Untersuchung von SiNWs mit Durchmessern im einstelligen Nanometerbereich bedarf eines atomistischen Ansatzes.
In der vorliegenden Arbeit wird mit einem reaktiven Kraftfeld die initiale Phase der Oxidation dünner SiNWs molekulardynamisch simuliert. Gegenstand der Untersuchungen sind die Temperaturabhängigkeit der Oxidation von <110>-SiNWs mit Anfangsradien von 10.2 Å sowie das Oxidationsverhalten von <110>- und <100>-SiNWs mit Anfangsradien von 5.1 Å. Dabei wird neben dem Sauerstoffanteil im Simulationssystem und der radial aufgelösten Dichte auch das radial aufgelöste Verhältnis zwischen Sauerstoff- und Siliziumatomen während der gesamten Simulationsdauer untersucht und ein Zusammenhang zur Dichte festgestellt. Darüber hinaus wird bei 300 K erstmals eine Analyse der Verzerrungsentwicklung während der initialen Oxidationsphase durchgeführt, bei der sich sowohl für <110>-SiNWs als auch für <100>-SiNWs eine tensile Verzerrung im unoxidierten Drahtkern einstellt. Wie eine Analyse der partiellen radialen Verteilungsfunktion zeigt, kommt es zu dieser Verzerrung, weil während der Oxidation die Grundstruktur des Siliziums im Oxid erhalten bleibt, durch die Einlagerung des Sauerstoffs allerdings der Bindungsabstand erhöht wird. Dieser erhöhte Bindungsabstand wird durch Bindungen zu Siliziumatomen im Oxid auch Siliziumatomen im unoxidierten Kern aufgezwungen.:Inhaltsverzeichnis
Abbildungsverzeichnis
Tabellenverzeichnis
Abkürzungsverzeichnis
Symbolverzeichnis
1. Einleitung
2. Theoretische Grundlagen
2.1. Molekulardynamik
2.2. Siliziumnanodrähte
2.3. Verzerrung und Verspannung
3. Modellsystem
3.1. Ausgangsstruktur
3.2. Vorrelaxation
3.3. Ablauf der Oxidation
4. Untersuchungsmethoden
4.1. Sauerstofffluenz, Oxidationsgrad und Oxidationsrate
4.2. Massendichte und Siliziumanteil
4.3. Radiale Verteilungsfunktion
4.4. Verzerrung
4.4.1. <110>-Draht
4.4.2. <100>-Draht
5. Ergebnisse und Diskussion
5.1. Festlegung des Einsetzintervalls
5.2. Temperaturvariation
5.2.1. Oxidationsgrad
5.2.2. Siliziumanteil
5.2.3. Massendichte
5.2.4. Radiale Verteilungsfunktion
5.3. Radius- und Orientierungsvariation
5.4. Verzerrung
6. Zusammenfassung und Ausblick
6.1. Zusammenfassung
6.2. Ausblick
A. Festlegung des Einsetzintervalls
Literaturverzeichnis
| Identifer | oai:union.ndltd.org:DRESDEN/oai:qucosa:de:qucosa:32834 |
| Date | 28 January 2019 |
| Creators | Heinze, Georg |
| Contributors | Fuchs, Florian, Gemming, Sibylle, Schuster, Jörg, Technische Universität Chemnitz, Fraunhofer-Institut für Elektronische Nanosysteme |
| Source Sets | Hochschulschriftenserver (HSSS) der SLUB Dresden |
| Language | German |
| Detected Language | German |
| Type | info:eu-repo/semantics/acceptedVersion, doc-type:bachelorThesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, doc-type:Text |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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