EP1115648A1 - Verfahren zur herstellung von nanometerstrukturen auf halbleiteroberflächen - Google Patents

Verfahren zur herstellung von nanometerstrukturen auf halbleiteroberflächen

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EP1115648A1
EP1115648A1 EP99955747A EP99955747A EP1115648A1 EP 1115648 A1 EP1115648 A1 EP 1115648A1 EP 99955747 A EP99955747 A EP 99955747A EP 99955747 A EP99955747 A EP 99955747A EP 1115648 A1 EP1115648 A1 EP 1115648A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
gasb
semiconductor material
structures
compound semiconductor
ion
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP99955747A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Stefan Fascko
Heinrich Kurz
Clemens Koerdt
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Individual
Original Assignee
Individual
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Publication date
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Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of EP1115648A1 publication Critical patent/EP1115648A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y10/00—Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic

Definitions

  • the invention relates to a method according to the preamble of claim 1 for producing regular semiconductor structures with sizes in the range from a few nanometers to a few tens of nanometers. It is referred to as "self-organized ion sputtering", where ion sputtering means removal or sputtering by ion bombardment.
  • the structures produced with it show exceptional electronic and optical properties.
  • the created nanometer structuring / texturing of surfaces is therefore of great interest.
  • Islands or wires made of semiconductor materials of uniform size in the nanometer range, which are produced on the basis of this method, so-called “quantum dots” or “quantum wires” are in particular as an active medium in semiconductor lasers ("quantum dot lasers”) or in Tunnel components of importance.
  • the technical field to which the invention relates relates to semiconductor structures, compound semiconductors, ion sputtering, semiconductor lasers, tunnel components, nanometer structuring, quantum dots.
  • Nanometer structures can be produced using conventional lithographic processes. For this purpose, multi-quantum wells are structured by means of photolithography or electron beam lithography, thus limiting the charge carriers in three dimensions [12].
  • the size of the structures produced by lithography can be up to 20 nm.
  • AFM (atomic force microscopy) lithography can further reduce the size of the structures. Disadvantages of the lithographic methods are high technical expenditure and, in the case of electron beam and AFM lithography, a high expenditure of time due to the serial processing.
  • Self-organized growth The epitaxial growth of fewer monolayers of a semiconductor on a substrate creates islands of uniform size under certain conditions [11].
  • the "self-organized" growth is observed in various material systems: e.g. InAs on GaAs [4], GaSb on GaAs [5], Ge on Si [6]. It is based on the difference in the lattice constants of the materials, which leads to elastic tension in a two-dimensional layer. One way of relaxing this layer is to form three-dimensional islands.
  • Stranski-Krastanov growth mode a wetting layer is first created and then islands of the same size and shape. The size of these islands (mostly pyramids) is a few nanometers to a few tens of nanometers. Measurements of photoluminescence and electroluminescence on quantum structures produced in this way clearly show that the electrons are locked in three dimensions [7, 13].
  • Contamination- or defect-induced masking Locations where the sputtering rate is locally lower than in the environment due to foreign atoms or defects on or immediately below the surface, result in outward-looking structures.
  • an element can be enriched by preferentially sputtering an element on the surface. Diffusion leads to the separation of the atoms present in excess and thus a masking of the surface.
  • Foreign atoms can also be applied in a defined manner by sputter deposition and masking can be achieved in this way.
  • Microscopic sputtering The sputtering rate is a function of the angle at which the ions hit the surface. The roughness is increased microscopically by the sputtering probability of individual surface atoms, while the roughness is reduced mesoscopically by sputtering. A steady state is reached when the sputter rate on the textured surface is constant everywhere, which can lead to regular structures with at least one short-range order.
  • the first case is more likely, since the sputtering rates of the elements differ greatly and therefore preferred sputtering of a component occurs.
  • the object of the invention is to provide a further method and a device for producing regular structures in the nanometer range. This task is solved by the method according to saying 1 and the device according to claim 11.
  • the new process is based on a new self-ordering principle that occurs in ion sputtering if suitable ion energies are used and the surface to be processed is prepared appropriately.
  • the nanometer structure according to the invention consists of a large number of individual, isolated islands made of a compound semiconductor material, which are located on a substrate.
  • This substrate can be the same compound semiconductor as the compound semiconductor material or another semiconductor material.
  • the individual islands have largely the same shape and configuration as possible, they are largely arranged regularly on the substrate.
  • the invention relates to a method for changing the morphology of a semiconductor surface.
  • a system is required to generate a homogeneous ion or neutralized ion beam with a kinetic energy of the ions or atoms from 10 to 50000 eV, in particular 50 - 2000 eV. 300 - 1000 eV have proven to be particularly advantageous for GaSb.
  • This requires a vacuum chamber that can be operated at pressures below normal pressure, in particular ⁇ 10 " 3 mbar.
  • a device In the vacuum chamber, in addition to the ion or atom source, a device (holder) is required to hold the material to be processed.
  • This holder is used the solid is brought into thermal contact and cooled on the back via the holder. It is advantageous to regulate the temperature during the ion sputtering.
  • the ion or neutralized ion beam from the ion or atom source is directed perpendicularly or at a different angle onto the surface of the solid whereby atoms are knocked out of the surface of the material (ion tern, ion etching).
  • a device for measuring the ion current before and during the ion bombardment is necessary to determine the rate at which the surface is bombarded and thus the time required.
  • An analysis method that detects the sputtered elements is also of great advantage for determining the end point.
  • the surface of this material can also be structured indirectly via an additionally applied GaSb layer.
  • a GaSb layer is applied to the material with a thickness of a few 10 nm to many 100 nm, preferably at least 250 nm, using a suitable deposition method (e.g. molecular beam epitaxy (MBE), vapor phase deposition (CVD), sputter deposition, etc.)
  • MBE molecular beam epitaxy
  • CVD vapor phase deposition
  • sputter deposition etc.
  • the material must consist of at least two layers.
  • the most suitable materials are usually tactical process. It is important to lock the electrons in the generated quantum dots, ie that islands of the first layer remain isolated on the layer below (eg GaSb islands on AlSb or on GaAs).
  • the new process allows nanometer structures of high density (eg 5 * 10 10 cm “ 2 ) and narrow size distribution to be produced, with sizes of typically 10-60 nm and with a hexagonal short-range order.
  • the new process can be used in industrial ion etching plants in the Manufacture of homogeneous large-scale nano-structuring or texturing or of quantum dots (up to 50cm x 50cm possible) compared to epitaxially grown nanostructures, eg with molecular beam epitaxy (Molecular Beam Epitaxy, MBE) or metal organic gas phase epitaxy (Molecular Organic Vapor Phase Epitaxy, MOVPE ) the requirements for the vacuum and the purity of the vacuum chamber are much lower, compared to lithographic processes the new technology has the advantage of a reduced expenditure of time.
  • FIG. 2 the morphology according to FIG. 1 in a magnification of 200,000 times 3 shows a basic illustration of a plasma ion etching system (also: plasma sputter system) with a quadrupole mass spectrometer for the shutdown control,
  • a plasma ion etching system also: plasma sputter system
  • a quadrupole mass spectrometer for the shutdown control
  • FIG. 4 a basic representation of the plasma ion etching system according to 3 shows an enlarged detail from FIG. 3, in particular a holder for the sample,
  • Fig. 5 a schematic representation of a sputtering system, as for the
  • Fig. 7 a graph corresponding to Fig. 6, after a long sputtering time
  • Fig. 8 a graph corresponding to Fig. 7, after a longer sputtering time.
  • the charge carriers must also be locked perpendicular to the surface in addition to the lateral extent, which is achieved in that a suitable sequence of epitaxial grown layers is removed until isolated GaSb islands remain on the underlying layer (eg AlSb, GaAs).
  • a suitable sequence of epitaxial grown layers is removed until isolated GaSb islands remain on the underlying layer (eg AlSb, GaAs).
  • the removed atoms are detected by mass spectrometry.
  • the transition from GaSb to AlSb can be determined when the Ga signal disappears.
  • GaSb quantum dots were produced on AlSb and GaAs substrates.
  • the ion sputtering plant acc. FIGS. 3 and 4, which was used to produce the structures, is a mass spectrometry system for depth profile analysis (INA3 from Leybold).
  • the system consists of a plasma chamber 20 and a sample transfer chamber. Both chambers are UHV compatible.
  • the plasma chamber 20 can be filled with argon gas via a metering valve. The valve controls the argon pressure in the chamber with a control mechanism.
  • a plasma is ignited in the plasma chamber via a coil 22 (rf coil) and an HF generator, which plasma is maintained at pressures of 1 * 10 " 3 mbar to 1 * 10" 4 mbar.
  • the plasma consists of Ar ions and electrons in Ar gas.
  • a piece of 8 x 8 mm is cut out of a GaSb wafer ((100) orientation ⁇ 0.5 °, undoped, 50.8 mm diameter, 500 ⁇ m thick, front side "Epi-ready", supplied by Crystec) and cut into a sample holder 24 installed (see Fig. 2 left).
  • the sample 26 is pressed onto the copper block 30 by means of a Cu orifice 28 (orifice diameter: 2 mm).
  • the copper block of the sample holder is cooled by the continuous flow of water or liquid nitrogen or another coolant which is particularly suitable for generating lower temperatures. By default, sample temperatures from - 80 ° C to + 60 ° C are set.
  • the sample holder is transferred from the transfer chamber to the plasma chamber.
  • the GaSb, ie the sample 26, in the sample holder 24 is separated from the Ar plasma by a front panel (see FIG. 3).
  • the ion etching see plasma and back copper block 30 of the sample holder.
  • the voltage accelerates Ar + ions from the plasma to a kinetic energy of 500 eV and hits the sample 26, ie the GaSb piece, perpendicular to the surface.
  • the current that is measured here indicates the total ion current from the plasma to the sample and aperture. This amounts to 0.4 mA when manufacturing the nanostructures on GaSb.
  • the ion current that is responsible for sputtering can be estimated at 0.15 mA, which corresponds to an ion current density of lxlO 16 cm- 2 s _1 .
  • sputtering takes 300 seconds, which corresponds to a total dose of approximately 3 ⁇ 10 18 cm 2 .
  • the plasma chamber 20 also has a mass spectrometer 34 in which the sputtered atoms that ionize in the plasma are detected.
  • the elements present in the material are tracked (e.g. Ga, Sb and Al in the case of a GaSb on AlSb layer structure) in order to determine the time of demolition in the case of multilayer structures made of different materials, so that isolated GaSb islands are formed on the surface.
  • the production of the nanometer structures on the sample 26 from GaSb was also shown in a commercial sputtering system (PLS 500 P from Balzers, ECR ion source 40 RRISQ 76 ECR from Roth and Rau, sketch see FIG. 3).
  • PPS 500 P from Balzers, ECR ion source 40 RRISQ 76 ECR from Roth and Rau, sketch see FIG. 3
  • ECR electron cyclotron resonance
  • the plasma chamber 20 is separated from the process chamber 38 by a grid system 36.
  • the first grid serves to shield the plasma, while the second grid accelerates the ions.
  • the ions extracted from the plasma are neutralized by bombardment with an electron beam from a so-called plasma bridge neutralizer 42.
  • a GaSb sample, cut from a GaSb wafer ((100) orientation ⁇ 0.5 °, undoped, 50.8 mm diameter, 500 ⁇ m thickness, front side "Epi ready” po- lated, supplied by Crystec) is applied to a sample holder 24, which is attached at a distance of 10 cm from the accelerating grid of the ion source.
  • a pressure of ⁇ 10 " 5 mbar is in the process chamber 38.
  • Sputtering is carried out under perpendicular incidence with a kinetic energy of the Ar atoms of 500 eV.
  • the sample holder 24 is cooled while the process is being carried out and regulated to room temperature. This is done with this method processed samples show a homogeneous distribution of the quantum dots on an area of 1cm x 1cm.
  • 43 designates a gas inlet which opens into the plasma chamber 20.
  • the systems are located in a vacuum chamber, the walls of which are labeled 44.
  • 46 is a microwave arrangement.
  • the formation of the morphology was carried out and verified on GaSb and InSb. From the explanatory approaches, the following condition must be placed on the material: the material must consist of at least two components with different sputtering rates. This is the case, for example, with elements with different masses or surface binding energies. In addition, the element enriched on the surface must show a tendency to accumulate, in particular it should not wet the surface. The concentration of the atoms from a catchment area then determines the density and the size of the resulting structures.
  • a morphology of a layer GaSb applied to this material with a thickness of a few 10 nm to many 100 nm, preferably at least 250 nm ( epitaxially or amorphously) to the underlying substrate by further ion etching.
  • the nanometer structures achieved are largely homogeneously distributed.
  • the sputtering rate of the preferentially sputtered element should be at least 3%, preferably at least 5%, in particular at least 7% and possibly at least 10% greater than that of the other element.
  • This criterion also has an approximate correspondence in the mass numbers of the elements: the atomic masses of the elements of the compound semiconductor differ by at least 10%, preferably by 20% and in particular by 50%.
  • the average penetration depth of Ar ions with a kinetic energy of 500 eV in GaSb is 2 nm with a maximum range of 5 nm, i.e. smaller than the extension of the nanometer structures.
  • the destruction of the crystal structure by the incident ions is therefore limited to the surface, which means that the structures remain crystalline. This is also the prerequisite for using these structures as quantum dots. If the penetration depth of the ions is greater than the resulting structures, the structures will be amorphized by the destruction of the crystal structure. With GaSb this can already be expected with Ar ions with an energy of 2 keV. In general, the penetration depth and destruction by the primary ions must be determined or estimated for each material.
  • the penetration depth of the ions is preferably chosen to be smaller than the size of the nanometer structures.
  • the density of the resulting structures is 5 * 10 10 cm- 2 , which corresponds to an average distance of the quantum dots of 50 nm.
  • the formation of the structures is a continuous process that begins with small structures, whereby the density does not change during the ion etching.
  • the size of the structures depends on the sputtering time and thus on the ion dose or thickness of the removed layer. The maximum size of 50 nm is reached when the structures bump into each other, so they can no longer enlarge. This steady state is reached with a removed layer of 500 nm.
  • the surface morphology is then transferred into the volume to depths of a few ⁇ m.
  • FIGS. 6 to 8 show the size distributions of the nanometer structures after different sputtering times (the ion etching times increase from FIG. 6 to FIG. 9).
  • the narrow size distribution of the structures indicates a self-ordering principle and is better than many size distributions of self-organized quantum structures in epitaxial growth shown in the literature.
  • the narrow size distribution is one of the primary requirements for quantum dots, since it determines the spectral width of the photoluminescence and thus the efficiency of a laser based on these structures.
  • the sample When cooled with liquid nitrogen, the sample has a temperature of - 80 ° C to -50 ° C.
  • the structures that were produced at these temperatures have a somewhat greater density of 1.4 * 10 n cm -2 with an average distance of 30 nm. Otherwise, the same behavior and the same narrow size distribution are observed.
  • the structures are very evenly distributed over large areas. You can find the same density of structures on the edge and in the middle of a sputtered surface.

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Abstract

Die Erfindung beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von regelmäßigen Nanometer-Strukturen, insbesondere von regelmäßigen Pyramiden- und Wellenstrukturen, mit einer schmalen Größenverteilung und Abmessungen von 2 bis 100 nm, insbesondere 10-60 nm insbesondere im Durchmesser bzw. Breite und Höhe, auf Halbleiteroberflächen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Halbleitermaterial verwendet wird, das aus mindestens zwei und vorzugsweise zwei Komponenten besteht, also ein Verbindungshalbleiter ist und - gegebenenfalls neutralisierte - Edelgasionen aus einer Ionenquelle mit einer Energie von 10 bis 50000 eV, insbesondere 50-2000 eV auf dieses Verbindungshalbleitermaterial gerichtet werden, mit denen unter Vakuum mittels Ionensputtern die Oberfläche des Materials soweit abgetragen wird, dass die Nanometer-Struktur vorliegt.

Description

Bezeichnung: Verfahren zur Herstellung von Nanometerstrukturen auf Halbleiteroberflächen
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zur Herstellung regelmäßiger Halbleiterstrukturen mit Größen im Bereich einiger Nanometer bis zu einiger zehn Nanometer. Es wird bezeichnet als "selbstorganisiertes lonensputtem", wobei lonensputtem Abtragen bzw. Zertäuben durch Ionenbeschuß bedeutet. Die damit hergestellten Strukturen zeigen außergewöhnliche elektronische und optische Eigenschaften. Die erzeugte Nanometer-Strukturierung/Texturierung von Oberflächen ist deswegen in weiten Bereichen von Interesse. Auf Basis dieses Verfahrens hergestellte Inseln oder Drähte aus Halbleitermaterialien einheitlicher Größe im Nanometer-Bereich, sogenannte "Quantenpunkte" (quantum dots) bzw. "Quantendrähte" (quantum wires) sind insbesondere als aktives Medium in Halbleiterlasern ("Quantenpunkt-Laser") oder in Tunnelbauelementen von Bedeutung.
Das technische Gebiet, auf das sich die Erfindung bezieht, betrifft Halbleiterstrukturen, Verbindungshalbleiter, lonensputtem, Halbleiterlaser, Tunnelbauelemente, Nanometer- Strukturierung, Quantenpunkte.
Einschlägiger Stand der Technik: Zur Herstellung von kleinsten, regelmässi- gen Strukturen im Nanometer-Bereich auf Substraten werden verschiedene Lithographieverfahren angewendet. Speziell zur Herstellung von Quantenpunkten und -drahten sind in den letzten Jahren neue Verfahren entwickelt worden, wie zum Beispiel das "selbstorganisierte Wachstum" oder das epi- taktische Wachstum auf vorstrukturierten oder hochindizierten Oberflächen.
Die Änderung der Oberflächenmorphologie durch Ionenbeschuß ist vielfach studiert worden. Sie bietet Ansätze zur Erklärung der Strukturentstehung.
Lithographische Verfahren: Nanometerstrukturen können mit herkömmlichen lithographischen Verfahren hergestellt werden. Hierzu werden Multi- quantenwells mittels Photolithographie oder Elektronen Strahllithographie strukturiert und so eine Eingrenzung der Ladungsträger in 3 Dimensionen erreicht [12]. Die Größe der lithographisch erzeugten Strukturen kann bis zu 20 nm betragen. Mit AFM-Lithografie (atomic force microscopy) kann die Größe der Srukturen noch weiter verkleinert werden. Nachteil der lithographischen Methoden ist ein hoher technischer Aufwand und bei der Elektronenstrahl- und AFM-Lithographie aufgrund der seriellen Bearbeitung ein hoher zeitlicher Aufwand.
Selbstorganisiertes Wachstum: Beim epitaktischen Wachstum weniger Mo- nolagen eines Halbleiters auf einem Substrat entstehen unter bestimmten Bedingungen von selbst Inseln einheitlicher Größe [11]. Das "selbstorganisierte" Wachstum wird bei verschiedenen Materialsystemen beobachtet: z.B. InAs auf GaAs [4], GaSb auf GaAs [5], Ge auf Si [6] . Es beruht auf dem Unterschied in der Gitterkonstanten der Materialien, der in einer zwei- dimensionalen Schicht zu elastischen Verspannungen führt. Eine Möglichkeit der Relaxation dieser Schicht besteht in der Ausbildung von dreidimensionalen Inseln. Im sogenannten Stranski-Krastanov-Wachstummodus entsteht zunächst eine Benetzungsschicht und darauf Inseln gleicher Größe und Form. Die Größe dieser Inseln (meist Pyramiden) beträgt einige Nanometer bis einige zehn Nanometer. Messungen der Photolumineszenz sowie Elektrolumineszenz an so hergestellten Quantenstrukturen zeigen eindeutig eine Einsperrung der Elektronen in 3 Dimensionen [7, 13] .
Änderung der Oberflächenmorphologie: Änderung der Oberflächenmorpholo- gie durch Ionenbeschuß ist in der Literatur in den letzten Jahren häufig untersucht und beschrieben worden [8-10]. Zwei Ansätze werden zur Erklärung der Strukturentstehung in der Literatur diskutiert. Gemeinsames Merkmal beider Erklärungen ist die Annahme einer lokal veränderten Sput- terrate, d.h. eine lokal veränderte Materialabtragungsrate. Diese kann durch zwei Ursachen auftreten:
Verunreinigungs- oder defektinduzierte Maskierung: Stellen, an welchen durch Fremdatome oder durch Defekte an oder unmittelbar unterhalb der Oberfläche die Sputterrate lokal kleiner ist als in der Umgebung, ergeben nach außen gerichtete Strukturen. Bei mehrkomponentigen Materialien (z.B. III-V Verbindungshalbleiter) kann durch bevorzugtes Sputtern eines Elementes an der Oberfläche ein Element angereichert werden. Durch Diffusion kommt es zur Trennung der in Überschuß vorhandenen Atome und damit zu einer Maskierung der Oberfläche. Fremdatome können auch definiert durch Sputterdeposition aufgebracht werden und so eine Maskierung erreicht werden.
Mikroskopisches Sputtern: Die Sputterrate ist eine Funktion des Winkels, unter welchem die Ionen auf die Oberfläche treffen. Mikroskopisch wird durch die Sputterwahrscheinlichkeit einzelner Oberflächenatome die Rauhigkeit erhöht, während mesoskopisch die Rauhigkeit durch das Sputtern reduziert wird. Ein stationärer Zustand ist dann erreicht, wenn die Sputterrate auf der texturierten Oberfläche überall konstant ist, was zu regelmäßigen Strukturen mit mindestens einer Nahordnung führen kann.
Bei GaSb und InSb, bei welchen die regelmäßige Oberflächenstruktur beobachtet wurde, ist der erste Fall wahrscheinlicher, da sich die Sputterraten der Elemente stark unterscheiden und somit bevorzugtes Sputtern einer Komponente auftritt.
Literatur [I] N. Kirstaedter et al., Electronics Letters 30, 1416 (1994)
[2] D.G. Deppe und D.L. Huffaker, Optics & Photonics News, January, 30,
(1998) [3] W. Chen und H. Ahmed, J. Vac. Sei. Technol. B 15 (4), (1997) [4] J.M. Moison, F. Houzay, F. Barthe, and L. Leprince, Appl. Phys. Lett 64
(2), (1994)) [5] E.R. Glaser, B.R. Bennett, B. V. Shanabrook, and R. Magno, Appl. Phys.
Lett 68 (25), 3614, (1996) [6] F.M. Ross, J. Tersoff, and R.M. Tromp, Phys. Rev. Lett 80 (5), 984, (1998) [7] D.L. Huffaker, L.A. Graham, und D.G. Deppe, Appl. Phys. Lett 72 (2),
214, (1998) [8] O. Auciello und R. Kelly, Ion Bombardment Modification of Surfaces, Be- am Modification of Materials, Beam Modification of Materials 1 , Elese- vier (1984) [9] R.Behήsch, Sputtering by Particle Bombardment II, Topics in Applied
Physics, 52, Springer Verlag, (1983) [10] O. Auciello, J. Vac. Sei. Technol. 19 (4) , 841 (1981)
[I I] M. Grundmann und D. Bimberg, Phys. Blätter 53, 517 (1997) [12] Y.S. Yang et al, J. of Electr. Mat. 24 (2), 99 (1995)
[13] M. Grundmann et al, Phys. Stat. Sol. (b) 188, 249 (1995)
Die bisher bekannten Herstellungsmethoden zur Erzeugung regelmäßiger Strukturen auf Festkörperoberflächen im Bereich von einigen zehn Nanometer (Nanostrukturen) und für Quantenpunkte oder Quantendrähte beruhen auf lithographischen Verfahren (Elektronenstrahl-/ Photo- oder AFM- Lithographie), auf Selbstorganisation beim epitaktischen Wachstum oder auf epitaktischem Wachstum auf vorstrukturierten oder hochindizierten Oberflächen.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ein weiteres Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung von regelmässigen Strukturen im Nanometerbe- reich anzugeben. Diese Aufgabe wird gelöst durch das Verfahren nach An- spruch 1 und die Vorrichtung nach Anspruch 11.
Das neue Verfahren beruht auf einem neuen Selbstordnungsprinzip, das beim lonensputtem auftritt, wenn geeignete Ionenenergien verwendet werden und die zu bearbeitende Oberfläche geeignet vorbereitet wird.
Die Nanometerstruktur nach der Erfindung besteht aus einer Vielzahl von einzelnen, voneinander isolierten Inseln aus einem Verbindungshalbleitermaterial, die sich auf einem Substrat befinden. Dieses Substrat kann derselbe Verbindungshalbleiter wie das Verbindungshalbleitermaterial oder ein anderes Halbleitermaterial sein. Die einzelnen Inseln haben untereinander möglichst weitgehend gleiche Form und Ausbildung, sie sind weitgehend re- gelmässig auf dem Substrat angeordnet. Allgemein ausgedrückt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Änderung der Morphologie einer Halbleiterober- fläche.
Zur Herstellung der Nano Strukturen (z. B. Punkte, Drähte) mit Größen von einigen Nanometern bis zu einigen zehn Nanometern auf Festkörperoberflächen mittels "selbstorganisiertem lonensputtem" benötigt man eine Anlage zur Erzeugung eines homogenen Ionen- oder neutralisierten Ionenstrahls mit einer kinetischen Energie der Ionen bzw. Atome von 10 bis 50000 eV, insbesondere 50 - 2000 eV. Speziell für GaSb haben sich 300 - 1000 eV als vorteilhaft erwiesen. Dazu ist eine Vakuumkammer nötig, die bei Drücken unterhalb des Normaldrucks, insbesondere < 10"3 mbar betrieben werden kann. In der Vakuumkammer wird außer der Ionen- oder Atomquelle eine Vorrichtung (Halter) zur Aufnahme des zu bearbeitenden Materials benötigt. Auf diesen Halter wird der Festkörper in thermischen Kontakt aufgebracht und über den Halter rückseitig gekühlt. Eine Regelung der Temperatur während des Ionensputterns ist von Vorteil. Der Ionen- oder neutralisierte Ionenstrahl aus der Ionen- bzw. Atomquelle wird senkrecht oder unter einem anderen Winkel auf die Oberfläche des Festkörpers gerichtet, wodurch Atome aus der Oberfläche des Materials herausgeschlagen werden (Ionensput- tern, Ionenätzen). Eine Einrichtung zum Messen des Ionenstroms vor und während des Ionenbeschusses ist nötig zur Bestimmung der Rate, mit der die Oberfläche beschossen wird, und damit der benötigten Zeit. Zur Endpunktbestimmung ist hierbei außerdem eine Analysemethode, die die ge- sputterten Elemente detektiert, von großem Vorteil.
Beim Prozeß des Ionensputterns findet eine kontinuierliche Erosion der Oberfläche durch das Auftreffen der Ionen bzw. Atome statt, wobei sich beim "selbstorganisiertem lonensputtem" kegelförmige Strukturen mit Größen von einigen zehn Nanometer aus der Oberfläche herausbilden. Diese Strukturen bleiben nach erster Ausbildung auch bei weiterem Sputtern erhalten. Das Material, dessen Oberfläche mit Nanometerstrukturen mittels selbstorganisiertem Sputtern bedeckt werden soll, muß folgende Eigenschaften aufweisen: es muß eine Verbindung sein, wobei die Sputterrate seiner Elemente unterschiedlich sein muß. Verbindungen, die das selbstorganisierte Sputtern zeigen, sind z. B. kristallines GaSb und InSb mit (100) Orientierung der Oberfläche.
Zeigt das gewünschte Material diese Eigenschaft der Enstehung regelmäßiger Nanometerstrukturen nicht auf, so kann indirekt über eine zusätzlich aufgebrachte GaSb-Schicht die Oberfläche dieses Materials ebenfalls strukturiert werden. Hierzu wird mittels eines geeigneten Depositionsverfahrens (z.B. Molekularstrahlepitaxie (MBE), Abscheidung aus Dampfphase (CVD), Sputterdeposition, etc.) eine GaSb-Schicht auf das Material aufgebracht mit einer Dicke von einigen 10 nm bis zu vielen 100 nm, vorzugsweise mindestens 250 nm. Danach wird durch das oben beschriebene Verfahren die GaSb Schicht behandelt und durch weiteres lonensputtem die in der GaSb Schicht entstandene Morphologie auf das darunterliegende Substrat übertragen.
Für die Erzeugung von Quantenpunkten muß das Material aus mindestens zwei Schichten bestehen. Die geeigneten Materialien werden meist mit epi- taktischen Verfahren hergestellt. Wichtig ist die Einsperrung der Elektronen in den erzeugten Quantenpunkten, d.h. daß Inseln der ersten Schicht auf der darunterliegenden Schicht isoliert stehen bleiben (z.B. GaSb-Inseln auf AlSb oder auf GaAs).
Für die Endpunktkontrolle beim Abtragen der Schichten einer Mehrschichtstruktur ist man eine elementspezifische Detektion der abgetragenen Teilchen oder eine elementspezifϊsche Oberflächenanalysemethode günstig, die während des Sputterns durchgeführt werden kann.
Das neue Verfahren erlaubt Nanometerstrukturen hoher Dichte (z. B. 5*1010 cm"2) und schmaler Größenverteilung zu erzeugen, mit Größen von typischerweise 10-60 nm und mit einer hexagonalen Nahordnung. Das neue Verfahren kann dabei in industriellen Ionenätzanlagen in der Herstellung homogener großflächiger Nano- Strukturierung oder -Texturierung oder von Quantenpunkten (bis zu 50cm x 50cm möglich) Verwendung finden. Im Vergleich zu epitaktisch gewachsenen Nanostrukturen z.B. mit Molekularstrahlepitaxie (Molecular Beam Epitaxy, MBE) oder Metallorganischer Gasphasenepitaxie (Molecular Organic Vapor Phase Epitaxy, MOVPE) sind die Anforderungen an das Vakuum und an die Reinheit der Vakuumkammer viel niedriger. Gegenüber lithographischen Verfahren hat die neue Technik den Vorteil eines geringeren zeitlichen Aufwands.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den übrigen Ansprüchen sowie der folgenden Beschreibung nichteinschränkend zu verstehender Ausführungen, die unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert werden. In dieser Zeichnung zeigen:
Fig. 1 : eine Rasterelektronenaufnahme einer Nanometer-Morphologie auf GaSb (100) bei 50000facher Vergrösserung,
Fig. 2: die Morphologie nach Fig. 1 in 200000facher Vergrösserung Fig. 3: eine prinzipielle Darstellung eines Plasma-Ionenätzsystems (auch: Plasma- Sputtersy stems) mit Quadrupolmassenspektrometer für die Abschaltkontrolle ,
Fig. 4: eine prinzipielle Darstellung des Plasma-Ionenätzsystems gem. Fig. 3 zeigt ein Detail aus Fig. 3 vergrössert dargestellt, insbesondere einen Halter für die Probe,
Fig. 5: eine prinzipielle Darstellung einer Sputteranlage, wie sie für die
Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens benutzt werden kann,
Fig. 6: ein Schaubild der Grössenverteilung der Nanometerstrukturen, aufgetragen ist der Strukturdurchmesser, über der Anzahl,
Fig. 7: ein Schaubild entsprechend Fig. 6, nach längerer Sputterzeit und
Fig. 8: ein Schaubild entsprechend Fig. 7, nach wiederrum längerer Sputterzeit.
Beruhend auf dem neuen Verfahren wurden regelmäßige kegelförmige Strukturen auf GaSb (100) Oberflächen unterschiedlicher Größe hergestellt (siehe Fig. 1 und 2. Durchmesser: 26 nm). Die Strukturen weisen eine hexagonale Nahordnung mit einer Dichte von ~ 5* 1010 Punkte/cm2 auf. Hochauflösende Transmissionselektronenmikroskopaufnahmen (HTEM) zeigen, daß die Pyramiden die gleiche Zusammensetzung (stöchiometrisches GaSb) sowie die gleiche kristalline Struktur wie das Substrat aufweisen.
Zur Herstellung von Quantenpunkten müssen die Ladungsträger zusätzlich zur lateralen Ausdehnung auch senkrecht zur Oberfläche eingesperrt werden, was dadurch erreicht wird, daß eine geeignete Abfolge von epitaktisch gewachsenen Schichten so lange abgetragen wird, bis isolierte GaSb Inseln auf der darunterliegenden Schicht (z.B. AlSb, GaAs) übrig bleiben. Als geeignete Endpunktkontrolle werden die abgetragenen Atome massenspektrome- trisch detektiert. Dadurch kann z.B. der Übergang von GaSb auf AlSb am Verschwinden des Ga-Signals festgestellt werden. Auf diese Weise wurden GaSb Quantenpunkte auf AlSb- und auf GaAs-Substrat hergestellt.
Die Ionensputteranlage, gem. den Figuren 3 und 4 die zur Herstellung der Strukturen verwendet wurde, ist ein Massenspektrometriesystem zur Tiefen- profilanalyse (INA3 von Leybold). Das System besteht aus einer Plasmakammer 20 und einer Probentransferkammer. Beide Kammern sind UHV- tauglich. Die Plasmakammer 20 kann über ein Dosierventil mit Argon-Gas gefüllt werden. Über das Ventil wird mit einem Regelmechanismus der Argon-Druck in der Kammer geregelt. Über eine Spule 22 (r.f. coil) und einen HF-Generator wird in der Plasmakammer ein Plasma gezündet, welches bei Drücken von 1*10"3 mbar bis 1*10"4 mbar aufrechterhalten wird. Das Plasma besteht aus Ar-Ionen und Elektronen in Ar-Gas.
Es wird ein Stück von 8 x 8 mm aus einem GaSb-Wafer ((100) -Orientierung ± 0.5°, undotiert, 50.8 mm Durchmesser, 500 μm Dicke, Frontseite "Epi rea- dy" poliert, geliefert von Crystec) geschnitten und in einen Probenhalter 24 eingebaut (siehe Fig. 2 links). Die Probe 26 wird mittels einer Cu-Blende 28 (Blendendurchmesser: 2mm) auf den Kupferblock 30 angedrückt. Während des Sputterns wird der Kupferblock des Probenhalters durch kontinuierlichem Fluß von Wasser oder flüssigem Stickstoff oder eines anderen, insbesondere zur Erzeugung tieferer Temperaturen geeigneten Kühlmittels gekühlt. Standardmäßig werden Probentemperaturen von - 80 °C bis + 60 °C eingestellt. Der Probenhalter wird aus der Transferkammer in die Plasmakammer transferiert. Das GaSb, also die Probe 26, im Probenhalter 24 ist durch eine Frontblende von dem Ar- Plasma getrennt (siehe Fig. 3).
Das Ionenätzen setzt mit dem Anlegen einer Spannung ÜB von 500 V zwi- sehen Plasma und rückseitigem Kupferblock 30 des Probenhalters ein. Durch die Spannung werden Ar+-Ionen aus dem Plasma auf eine kinetische Energie von 500 eV beschleunigt und treffen senkrecht zur Oberfläche auf die Probe 26, also das GaSb-Stück. Der Strom, der hierbei gemessen wird, gibt den gesamten Ionenstrom aus dem Plasma zur Probe und Blende an. Dieser beträgt bei der Herstellung der Nanostrukturen auf GaSb 0.4 mA. Der Ionenstrom, der für das Sputtern zuständig ist, kann auf 0.15 mA abgeschätzt werden, was einer Ionenstromdichte von lxlO16 cm-2 s_1 entspricht. Für die Herstellung der in Fig. 1 gezeigten Strukturen wird 300 Sekunden lang gesputtert, was einer Gesamtdosis von etwa 3xl018 cπr2 entspricht.
Die Plasmakammer 20 verfügt ebenfalls über einen Massenspektrometer 34, in welchem die gesputterten Atome, die in dem Plasma ionisieren, detektiert werden. Während des Sputterns werden die im Material vorhandenen Elemente verfolgt (z.B. Ga, Sb und AI bei einer GaSb auf AlSb Schichtstruktur), um bei Mehrschichtstrukturen aus verschiedenen Materialien den Abbruchzeitpunkt zu bestimmen, so daß isolierte GaSb-Inseln auf der Oberfläche entstehen.
Die Herstellung der Nanometerstrukturen auf der Probe 26 aus GaSb wurde auch in einer kommerziellen Sputteranlage gezeigt (PLS 500 P der Fa. Balzers, ECR-Ionenquelle 40 RRISQ 76 ECR der Fa. Roth und Rau, Skizze siehe Fig. 3). In dieser Anlage geschieht das Sputtern durch gerichteten Beschüß der Probe 26 mit einem neutralisierten Ionenstrahl. Der Ionenstrahl wird in einer ECR-Plasmakammer 20 (ECR=Elektron-Zyklotron-Resonanz) erzeugt. Die Plasmakammer 20 ist durch ein Gittersystem 36 von der Prozeßkammer 38 getrennt. Das erste Gitter dient der Abschirmung des Plasmas, während das zweite Gitter die Beschleunigung der Ionen bewirkt. Die aus dem Plasma extrahierten Ionen werden durch Beschüß mit einem Elektronenstrahl aus einem sogenannten Plasmabrückenneutralisator 42 neutralisiert. Eine GaSb-Probe, geschnitten aus einem GaSb-Wafer ((100) -Orientierung ±0.5°, undotiert, 50.8 mm Durchmesser, 500 μm Dicke, Frontseite "Epi ready" po- liert, geliefert von Crystec) wird auf einen Probenhalter 24 aufgebracht, der in einem Abstand von 10 cm von dem Beschleunigungsgitter der Ionenquelle angebracht ist. In der Prozeßkammer 38 ist ein Druck von < 10"5 mbar. Ge- sputtert wird unter senkrechtem Einfall mit einer kinetischen Energie der Ar-Atome von 500 eV. Der Probenhalter 24 wird während der Prozeßdurchführung gekühlt und auf Zimmertemperatur geregelt. Die mit dieser Methode bearbeiteten Proben zeigen eine homogene Verteilung der Quantenpunkte auf einer Fläche von 1cm x 1cm.
Mit 43 ist ein Gaseinlass bezeichnet, der in die Plasmakammer 20 mündet. Die Anlagen befinden sich in einer Vakuumkammer, deren Wände mit 44 bezeichnet sind. 46 ist eine Mikrowellenanordnung.
Die Entstehung der Morphologie wurde an GaSb und InSb durchgeführt und nachgewiesen. Aus den Erklärungsansätzen ist folgende Bedingung an das Material zu stellen: das Material muß aus mindestens zwei Komponenten bestehen, mit unterschiedlicher Sputterrate. Dies ist beispielsweise bei Elementen mit unterschiedlichen Massen oder Oberflächenbindungsenergien der Fall. Darüber hinaus muß das an der Oberfläche angereicherte Element die Tendenz zur Ansammlung zeigen, insbesondere sollte es die Oberfläche nicht benetzen. Die Konzentration der Atome aus einem Einzugsbereich bestimmt dann die Dichte und die Größe der entstehenden Strukturen. Für die gezielte Lithographie von Materialien, die nicht selber die selbstorganisierte Entstehung von Nanostrukturen beim lonensputtem zeigen, ist es trotzdem möglich die Morphologie einer auf dieses Material aufgebrachte Schicht GaSb mit einer Dicke von einigen 10 nm bis zu vielen 100 nm, vorzugsweise mindestens 250 nm (epitaktisch oder amorph) auf das darunterliegende Substrat durch weiteres Ionenätzen zu übertragen. Die erzielten Nanometerstrukturen sind weitgehend homogen verteilt.
Die Sputterrate (oder Abtragsrate) ist definiert als die Anzahl der gesputter- ten (abgetragenen) Atome pro einfallendem Primär-Ion: SR = abgetragene Teilchen/ einfallende Teilchen. Die Sputterrate des präferienziell gesputterten Elements soll mindestens 3 %, vorzugsweise mindestens 5 %, insbesondere mindestens 7 % und eventuell mindestens 10 % grösser sein als die des anderen Elements. Dieses Kriterium hat auch eine ungefähre Entsprechung in den Massenzahlen der Elemente: die Atommassen der Elemente des Verbindungshalbleiters unterscheiden sich mindestens um 10 %, vorzugsweise um 20 % und insbesondere um 50 %.
Die mittlere Eindringtiefe von Ar-Ionen mit einer kinetischen Energie von 500 eV in GaSb ist 2 nm mit einer maximalen Reichweite von 5 nm, also kleiner als die Ausdehnung der Nanometerstrukturen. Die Zerstörung der Kristallstruktur durch die einfallenden Ionen ist also auf die Oberfläche beschränkt, womit die Strukturen kristallin bleiben. Dies ist auch die Voraussetzung für die Verwendung dieser Strukturen als Quantenpunkte. Ist die Eindringtiefe der Ionen grösser als die entstehenden Strukturen, so wird durch die Zerstörung der Kristallstruktur eine Amorphisierung der Strukturen stattfinden. Dies ist bei GaSb schon bei Ar-Ionen mit einer Energie von 2 keV zu erwarten. Allgemein muss für jedes Material die Eindringtiefe und Zerstörung durch die Primär-Ionen ermittelt bzw. abgeschätzt werden. Die Eindringtiefe der Ionen wird vorzugsweise kleiner gewählt als die Grosse der Nanometerstrukturen .
In Versuchen wurden Strukturen auf GaSb bei zwei Substrattemperaturen hergestellt:
Mit Wasserkühlung wurde eine Substrattemperatur von 60 +/- 5°C während des Ionenabtrags eingestellt. Die Dichte der entstandenen Strukturen ist 5*1010 cm-2, was einem mittleren Abstand der Quantenpunkte von 50 nm entspricht. Die Entstehung der Strukturen ist ein kontinuierlicher Prozess, der mit kleinen Strukturen beginnt, wobei sich die Dichte während des Ionenätzens nicht ändert. Die Grosse der Strukturen ist abhängig von der Sputterzeit und somit von der Ionendosis oder Dicke der abgetragenen Schicht. Die maximale Grosse von 50 nm ist erreicht, wenn die Strukturen aneinanderstossen, sich somit nicht mehr vergrössern können. Dieser stationäre Zustand ist bei einer abgetragenen Schicht von « 500 nm erreicht. Danach wird die Oberflächenmorphologie in das Volumen übertragen bis zu Tiefen von einigen μm.
In den Figuren 6 bis 8 sind die Grössenverteilungen der Nanometerstrukturen nach unterschiedlichen Sputterzeiten dargestellt (von Figur 6 zu Figur 9 werden die Ionenätzzeiten grös-ser). Die schmale Grössenverteilung der Strukturen deutet auf ein Selbstordnungsprinzip hin und ist besser als viele in der Literatur gezeigten Grössenverteilungen von selbstorganisierten Quantenstrukturen beim epitaktischen Wachstum. Die schmale Grössenverteilung ist eine der primären Anforderungen an Quantenpunkte, da sie die spektrale Breite der Photolumineszenz und damit die Effizienz eines auf diesen Strukturen basierenden Lasers bestimmt.
Bei Kühlung mit flüssigem Stickstoff hat die Probe eine Temperatur von - 80°C bis -50°C. Die Strukturen, die bei diesen Temperaturen hergestellt wurden, weisen eine etwas grössere Dichte von l,4*10n cm-2 mit einem mittleren Abstand von 30 nm auf. Ansonsten wird aber das gleiche Verhalten und die gleiche schmale Grössenverteilung beobachtet.
Die Strukturen sind sehr gleichmässig über grosse Flächen verteilt. Man findet die gleiche Dichte der Strukturen am Rand und in der Mitte einer gesputterten Fläche. Die hexagonale Nahordnung bedeutet, dass die Strukturen jeweils 6 Nachbarn aufweisen, wobei keine perfekte hexagonale Struktur vorhanden ist, d. h. man findet auch Strukturen mit 5 oder 7 Nachbarn. Macht man eine Analyse der Ordnung, so findet man eine eindeutige Korrelation über einen Radius von 6*50 nm = 300 nm (dies entspricht der sogenannten Korrelationslänge), darüberhinaus aber nicht mehr (ähnlich einem Beugungsbild einer Flüssigkeit).

Claims

Bezeichnung: Verfahren zur Herstellung von Nanometerstrukturen auf HalbleiteroberflächenPatentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung von regelmäßigen Nanometer-Strukturen, insbesondere von regelmäßigen Pyramiden- und Wellenstrukturen, mit einer schmalen Größenverteilung und Abmessungen von 2 bis 100 nm, insbesondere 10-60 nm im Durchmesser bzw. Breite und Höhe, auf Halblei- teroberflächen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Halbleitermaterial verwendet wird, das aus mindestens zwei und vorzugsweise zwei Komponenten besteht, also ein Verbindungshalbleiter ist und - gegebenenfalls neutralisierte - Edelgasionen aus einer Ionenquelle mit einer Energie von 10 bis 50.000 eV, insbesondere 50-2000 eV auf dieses Verbindungshalbleitermaterial gerichtet werden, mit denen unter Vakuum mittels lonensputtem die Oberfläche des Materials soweit abgetragen wird, dass die Nanometer-Struktur vorliegt.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens zwei Komponenten des Halbleitermaterials verschiedene Abtragsraten für das verwendete -und gegebenenfalls neutralisierte- Sputterion aufweisen, wobei die Abtragsrate der präferienziell gesputterten Komponente mindestens 3 %, vorzugsweise mindestens 5 %, insbesondere mindestens 7 % und eventuell mindestens 10 % grösser ist als die der ande- ren Komponente und die Komponente mit der geringeren Abtragsrate, welche sich auf der Oberfläche anreichert, auf dieser Oberfläche eine Tendenz zur Ansammlung zeigt, insbesondere die Oberfläche nur unvollständig benetzt.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die minde stens zwei Komponenten des Halbleitermaterials verschiedene Atommassen aufweisen, wobei die Atommasse der einen Komponente mindestens um 10 %, vorzugsweise um 20 % und insbesondere um 50 % geringer ist die der anderen Komponente und die Komponente, welche sich auf der Oberfläche anreichert, auf dieser Oberfläche eine Tendenz zur Ansammlung zeigt, insbesondere die Oberfläche nur unvollständig benetzt.
4. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Halbleitermaterial ein Verbindungshalbleiter, insbesondere ein III-V Verbindungshalbleiter und vorzugsweise GaSb, GaP, InP oder InSb verwendet wird.
5. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Ionenquelle Ar+-Ionen verwendet werden.
6. Verfahren gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß ein Plasma- Ionen-sputtersystem verwendet wird.
7. Verfahren gemäß Anspruch 1, das insbesondere zur Herstellung von Quantenpunkten, nämlich isolierten Inseln eines Halbleitermaterials auf einer unterlagerten Schicht eines anderen Halbleitermaterials dient, dadurch gekennzeichnet, daß als Ausgangsmaterial für die Bearbeitung ein Material aus mindestens zwei Schichten verwendet wird, das insbesondere durch epitaktisches Aufwachsen einer zweiten Schicht erhalten wird.
8. Verfahren gemäß Anspruch 5, das vorzugsweise zur Herstellung von Quantenpunkten dient, dadurch gekennzeichnet, daß als Material GaSb, GaP, InP oder InSb auf einem Halbleitermaterial mit einer grösseren Bandlücke als dieses Material, insbesondere GaSb auf AlSb, GaSb auf GaAs oder GaSb auf GaP verwendet wird.
9. Verfahren gemäß Anspruch 5, insbesondere zur Herstellung von Multila- gen von Quantenpunkten auf einem Substrat, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kombination einer Anlage zum lonensputtem und zur Deposition verwendet wird und abwechselnd mit der Anlage auf das Substrat ein Verbindungshalbleitermaterial, insbesondere Material GaSb, InSb oder InP abgetragen und deponiert wird.
10. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Übertragung der Nanostrukturen auf ein darunterliegendes Material zunächst ein Verbindungshalbleitermaterial auf das darunterliegende Material aufgebracht wird und die Nanometerstruktur durch abtragendes Bearbeiten dieses Verbindungshalbleitermaterials und durch fortgesetztes Abtragen auf das darunterliegende Material übertragen wird.
11. Verfahren gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass als abzutragendes Material GaSb mit einer Schichtdicke von mindestens einigen 10 nm bis zu vielen 100 nm, vorzugsweise mindestens 250 nm verwendet wird und dass GaSb epitaktisch oder amorph auf das darunterliegende Material aufgebracht wird.
12. Verwendung des Verfahrens gemass Anspruch 1 bei der Herstellung von optischen oder elektronischen Bauelementen, insbesondere Verwendung von Multilagen von Quantenpunkten bei derartigen Bauelementen.
13. Verwendung des Verfahrens gemäß Anspruchs 1 einer Nanometertextu- rierung von Oberflächen zur Effizienzsteigerung von Leuchtdioden oder Solarzellen
14. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Probenhalter (24) für eine Probe (26) mit zumindest einer Oberflächenschicht aus einem Verbindungshalbleitermaterial in einer Vakuumkammer (Wand 44) angeordnet ist und dass eine Ionenquelle vorgesehen ist, mit der Edelgasionen mit einer Energie von 50-2000 eV erzeugt werden können und deren Ionenstrahl auf die Probe (26) gerichtet ist.
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