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DDC: 530 × Subject: epitaxial growth ×

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    The Interaction of Extended Defects as the Origin of Step Bunching in Epitaxial III–V Layers on Vicinal Si(001) Substrates
    (Weinheim : Wiley-VCH, 2019) Niehle, Michael; Rodriguez, Jean-Baptiste; Cerutti, Laurent; Tournié, Eric; Trampert, Achim
    Several nanometer high steps are observed by (scanning) transmission electron microscopy at the surface and interfaces in heteroepitaxially grown III–Sb layers on vicinal Si(001) substrates. Their relations with antiphase boundaries (APBs) and threading dislocations (TDs) are elaborated. An asymmetric number density of TDs on symmetry-equivalent {111} lattice planes is revealed and explained according to the substrate miscut and the lattice misfit in the heteroepitaxial material system. Finally, a step bunching mechanism is proposed based on the interplay of APBs, TDs, and the vicinal surface of the miscut substrate.
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    Strain engineering of ferroelectric domains in KxNa1−xNbO3 epitaxial layers
    (Lausanne : Frontiers Media, 2017) Schwarzkopf, Jutta; Braun, Dorothee; Hanke, Michael; Uecker, Reinhard; Schmidbauer, Martin
    The application of lattice strain through epitaxial growth of oxide films on lattice mismatched perovskite-like substrates strongly influences the structural properties of ferroelectric domains and their corresponding piezoelectric behavior. The formation of different ferroelectric phases can be understood by a strain-phase diagram, which is calculated within the framework of the Landau–Ginzburg–Devonshire theory. In this paper, we illustrate the opportunity of ferroelectric domain engineering in the KxNa1−xNbO3 lead-free material system. In particular, the following examples are discussed in detail: (i) Different substrates (NdGaO3, SrTiO3, DyScO3, TbScO3, and GdScO3) are used to systematically tune the incorporated epitaxial strain from compressive to tensile. This can be exploited to adjust the NaNbO3 thin film surface orientation and, concomitantly, the vector of electrical polarization, which rotates from mainly vertical to exclusive in-plane orientation. (ii) In ferroelectric NaNbO3, thin films grown on rare-earth scandate substrates, highly regular stripe domain patterns are observed. By using different film thicknesses, these can be tailored with regard to domain periodicity and vertical polarization component. (iii) A featured potassium concentration of x = 0.9 of KxNa1−xNbO3 thin films grown on (110) NdScO3 substrates favors the coexistence of two equivalent, monoclinic, but differently oriented ferroelectric phases. A complicated herringbone domain pattern is experimentally observed which consists of alternating MC and a1a2 domains. The coexistence of different types of ferroelectric domains leads to polarization discontinuities at the domain walls, potentially enabling high piezoelectric responses. In each of these examples, the experimental results are in excellent agreement with predictions based on the linear elasticity theory.
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    Fabrication and characterization of graphene nanoribbons epitaxially grown on SiC(0001)
    (Berlin : Humboldt-Universität zu Berlin, 2018) Aranha Galves, Lauren
    Einzelschichten von Graphen-Nanobänders (GNRs) wurden auf SiC(0001)-Substraten mit zwei unterschiedlichen Fehlschnitten bei Temperaturen von 1410 bis 1460 °C synthetisiert. Das GNR-Wachstum lässt sich bei niedriger Stufenkantenhöhe am besten durch eine exponentielle Wachstumsrate, welche mit der Energiebarriere für die Ausdiffusion von Si korreliert ist. Anderseits wird bei Substraten mit höheren Stufenkanten eine nicht-exponentielle Rate beobachtet, was mit der Bildung von mehrlagigen Graphen an den Stufenkanten in Verbindung gebracht wird. Die Sauerstoffinterkalation von epitaktischen GNRs mittels Ausglühen an Luft von Bändern wird als nächstes untersucht, welche auf unterschiedlichen SiC-Substraten gewachsen wurden. Neben der Umwandlung von monolagigem zu zweilagigem Graphen in der Nähe der Stufenkanten von SiC, führt die Sauerstoffinterkalation zusätzlich zu der Bildung einer Oxidschicht auf den Terrassen des Substrats, was die zweilagigen GNRs elektrisch isoliert voneinander zurücklässt. Die elektrische Charakterisierung der zweilagigen GNRs zeigten dass die Bänder durch die Behandlung mit Sauerstoff elektrisch voneinander entkoppelt sind. Eine robuste Lochkonzentration von etwa 1x10¹³ cm-² und Mobilitäten von bis zu 700 cm²/(Vs) wurden für die GNRs mit einer typischen Breite von 100 nm bei Raumtemperatur gemessen. Wohl definierte Mesastrukturen gebildet mittels Elektronenstrahllithographie auf SiC-Substraten, wurde zuletzt untersucht. Die Charakterisierung des Ladungsträgertransports von GNRs die auf den Seitenwänden der strukturierten Terrassen gewachsen wurden, zeigt eine Mobilität im Bereich von 1000 bis 2000 cm²/(Vs), welche für verschiedene Strukturen auf der gesamten Probe homogen ist, was die Reproduzierbarkeit dieses Herstellungsverfahrens hervorhebt, sowie dessen Potential für die Implementierung in zukünftigen Technologien, welche auf epitaktischgewachsenene GNRs basieren.