TY - CHAP A1 - Prommesberger, Christian A1 - Langer, Christoph A1 - Ławrowski, Robert Damian A1 - Muller, F. A1 - Dams, Florian A1 - Schreiner, Rupert A1 - Serbun, Pavel A1 - Müller, Günter T1 - Comparison of integral and local field-emission properties of Mo-coated p-Si tip arrays T2 - 2015 28th International Vacuum Nanoelectronics Conference (IVNC), 13-17 July 2015, Guangzhou, China N2 - Silicon tip arrays were fabricated by means of reactive ion etching followed by oxidation for final sharpening and molybdenum thin film coating. The field-emission (FE) properties of these Mo-coated p-Si tip arrays were systemically investigated by different measurement techniques. Integral measurements in diode configuration yielded a turn-on field (for 1 nA) of 22 V/μm and nearly stable FE currents up to 6.6 μA at 38 V/μm. The effective field enhancements factor extracted from the FN plots is about 180. Detailed investigations of these FE arrays were also performed by means of field emission scanning microscopy combined with electron microscopy. A rather limited efficiency of the tips (50% at 1500 V) and FE homogeneity (180 nA at 700 V) might be correlated with the varying morphology of the tips and the presence of oxides. Local I-V measurements of selected single tips revealed both activation and deactivation effects, which finally resulted in nearly reproducible I-V curves. Current stability measurements at a constant voltage showed rather large fluctuations (0.1-1 μA) of the FE current, which could be reduced up to 1.7% by using of a PID-regulated voltage source. SEM images showed unchanged tip shape after the current processing. KW - CATHODES KW - Coatings KW - Current measurement KW - field emission KW - Iron KW - Mo-coated KW - p-Si tip KW - Scanning electron microscopy KW - silicon KW - tip arrays KW - Vacuum technology Y1 - 2015 U6 - https://doi.org/10.1109/IVNC.2015.7225579 SP - 192 EP - 193 PB - IEEE ER - TY - CHAP A1 - Ławrowski, Robert Damian A1 - Langer, Christoph A1 - Prommesberger, Christian A1 - Dams, Florian A1 - Bachmann, Michael A1 - Schreiner, Rupert T1 - Fabrication and simulation of silicon structures with high aspect ratio for field emission devices T2 - 2014 27th International Vacuum Nanoelectronics Conference (IVNC), 6-10 July 2014, Engelberg, Switzerland N2 - To obtain higher field enhancement factors of Si-tip structures, we present an improved fabrication process utilizing reactive-ion etching (RIE) with an inductively coupled plasma (ICP). In our design, a pillar under the tips is realized by a combination of RIE with ICP. With adjusted power settings (≈ 240 W) and step times (<; 5 s), vertical slopes with a low roughness of approximately 10 nm to 20 nm are possible. The remaining silicon is oxidized thermally to sharpen the emitters. A final tip radius of R <; 20 nm is obtained for the tips of the emitters. The pillar height HP can be mainly adjusted by the duration of the ICP-etching step. A total emitter height of H ≈ 6 μm with a pillar height of HP ≈ 5 μm is achieved. Simulations with COMSOL Multiphysics® are applied to calculate the field enhancement factor β. A two-dimensional model is used in rotational symmetry. In addition to the previous model, a pillar with a varying diameter ØP and height HP is added. A conventional emitter (H = 1 μm and R = 20 nm) placed on a pillar of the height HP ≈ 5 μm approximately results in a three times higher β-factor (β≈ 105). By decreasing the diameter ØP a slight increase of the β-factor is observed. However, the aspect ratio of the emitter mainly influences on the β-factor. KW - Anodes KW - CATHODES KW - FABRICATION KW - field emission KW - field emitter array KW - field enhancement factor KW - Iterative closest point algorithm KW - Lead KW - silicon tips Y1 - 2014 U6 - https://doi.org/10.1109/IVNC.2014.6894805 SP - 193 EP - 194 PB - IEEE ER - TY - CHAP A1 - Langer, Christoph A1 - Prommesberger, Christian A1 - Ławrowski, Robert Damian A1 - Müller, F. A1 - Schreiner, Rupert A1 - Serbun, Pavel A1 - Müller, Günter T1 - Enhanced field emission from p-doped black silicon on pillar structures T2 - 2015 28th International Vacuum Nanoelectronics Conference (IVNC), 13-17 July 2015, Guangzhou, China N2 - Aligned square arrays of black silicon (b-Si) on top of pillars were fabricated on p-type silicon substrate by a deep-etching step combined with a b-Si process. Two 10×10 arrays with pillar heights of 8 μm and 20 μm and one b-Si reference sample without pillars were investigated. Integral field emission (FE) measurements of the arrays yielded rather low onset-fields between 6.4 V/μm and 13.5 V/μm and field enhancement factors between 430 and 800. The I-V curves showed typical Fowler-Nordheim behavior for low fields, whereas a saturation region was observed at higher fields. The maximum integral current in the saturation region was 8 μA at a field of 20 V/μm. The stability of the emission current was investigated over 3 hours and revealed moderate fluctuations of ± 8% in the saturation region. Voltage scans showed well-aligned FE from nearly all pillars. KW - black silicon KW - CATHODES KW - Current measurement KW - Etching KW - FABRICATION KW - field emission KW - field emitter array KW - Iron KW - silicon KW - Vacuum technology Y1 - 2015 U6 - https://doi.org/10.1109/IVNC.2015.7225547 SP - 104 EP - 105 PB - IEEE ER - TY - CHAP A1 - Prommesberger, Christian A1 - Ławrowski, Robert Damian A1 - Langer, Christoph A1 - Dams, Florian A1 - Schreiner, Rupert T1 - Realisierung von Siliziumspitzenarrays mit integrierter Gate-Elektrode für Anwendungen in der Vakuumsensorik T2 - 4. Landshuter Symposium Mikrosystemtechnik, Mikrosystemtechnik als Schlüsseltechnologie der Systemintegration, Tagungsband zum Symposium 12./13. März 2014, Hochschule Landshut N2 - Bei der Feldemission (kalte Emission) können Elektronen durch ein starkes elektrisches Feld eine glatte und leitende Oberfläche verlassen. Die Elektronen tunneln dabei durch eine Potentialbarriere, deren Breite durch ein äußeres elektrisches Feld verkleinert wird. Durch das Hinzufügen einer integrierten Gate-Elektrode um eine Siliziumspitze kann die notwendige Einsatzspannung für Feldemission deutlich gesenkt werden. Zwischen Si-Kathode und Gate-Elektrode befindet sich dabei eine Isolationsschicht, die höchste Anforderungen bezüglich der elektrischen Durchbruchsfestigkeit erfüllen muss. Mit einer Kombination aus Trocken- (Schichtdicke 50 nm) und Feuchtoxid (Schichtdicke 950 nm) konnte eine Isolationsschicht entwickelt werden, die im integrierten Aufbau eine minimale Durchbruchsfeldstärke von 3,2 MV/cm aufweist. Für die Realisierung von Siliziumkathoden mit integrierter Gate-Elektrode wurde ein bereits bestehender Herstellungsprozess um zusätzliche Prozessschritte erweitert. Die Übertragung der lateralen Position der Spitze erfolgt durch Strukturierung des Umkehrlacks AZ5214 und einer RIE-Ätzung der zuvor hergestellten SiO2-Schicht. Nach dem Entfernen der Lackschicht wird die vertikale Struktur der Siliziumspitzen durch einen RIE-Ätzprozess mit den Prozessgasen SF6 und O)2 realisiert. Aus einer thermischen Oxidation bei 940 °C resultiert anschließend die Isolationsschicht zwischen Si-Kathode und Gate-Elektrode . Gleichzeitig wird diese Anschärfeoxidation auch zur Realisierung der endgültigen Spitzengeometrie verwendet. Durch die lithographische Strukturierung des Photolacks AZ5214 kann dabei die Fläche der aufgedampften Gate-Elektrode festgelegt werden. Die Gate-Elektrode wird in einem selbstjustierenden Prozessschritt exakt konzentrisch um die Si-Spitze aufgedampft. Der gerichtete Aufdampfprozess bewirkt eine Abschattung, so dass das Oxidplättchen nicht komplett von Metall ummantelt wird. Die Opferschicht aus Photolack wird mit den nicht benötigten Metallflächen in einem Lift-off-Prozess entfernt. KW - elektrischer Durchbruch KW - Feldelektronenemission KW - Halbleiterschicht KW - Isolierschicht KW - Kathode KW - Silicium KW - Vakuumsensor Y1 - 2014 SN - 978-3-9812696-5-9 SP - 36 EP - 41 CY - Landshut ER - TY - CHAP A1 - Ławrowski, Robert Damian A1 - Deml, Sonja A1 - Varghese, T. A1 - Schimpke, T. T1 - Leuchtdiodenchips mit dreidimensional epitaktisch gewachsenen kristallinen GaN Säulen T2 - 7. MikroSystemTechnik Kongress "MEMS, Mikroelektronik, Systeme", 23.-25. Oktober 2017, München N2 - Um die Eigenschaften von Leuchtdioden zu verbessern und den Herstellungsprozess zu vereinfachen, wurde ein erweitertes Verfahren der metallorganischen Gasphasenepitaxie verwendet, um dichtgepackte dreidimensionale GaN-Säulen mit hohen Aspektverhältnis auf Chipoberflächen zu wachsen. Diese selbstorganisierenden dreidimensionalen Strukturen sollen einerseits die lichtabstrahlende Oberfläche der Leuchtdiode bei gleichbleibender Chipgröße vergrößern und andererseits durch die nichtpolaren Kristallebenen an den Seiten- und Deckflächen der Säulen die Effizienz dieser Bauteile erhöhen. Messungen an ersten Bauteilen, die mit dieser Methode realisiert wurden, zeigen eine homogene blaue Emission bei Wellenlängen von 450 nm und abgestrahlte Lichtleistungen von bereits mehr als 50 mW bei Stromdichten von 120 A/cm². Diese Ergebnisse sind bereits sehr vielversprechend und lassen eine deutliche Performancesteigerung bei Optimierung der Herstellungstechnologie erwarten. N2 - In order to increase the performance and to simplify the production of light emitting diode chips, an advanced metal organic vapor-phase-epitaxy process was used for the growth of densely packed high-aspect-ratio GaN microrods on the chip surface. The purpose of these self-organizing structures is, to increase the effective light emitting surface of the chip as well as to improve the efficiency. Measurements on first structures have shown blue emission at wavelengths of 450 nm and emitted output power of more than 50 mW at current densities of 120 A/cm². These promising results let us expect a significant improvement when optimizing the fabrication process further. T2 - Light emitting diodes based on three-dimensional epitaxial grown crystalline GaN rods KW - Aufbauorganisation KW - Ausgangsleistung KW - dreidimensionale Struktur KW - Fertigungstechnologie KW - Herstellungsablauf KW - Kristallebene KW - Leuchtdiode KW - Metalldampf KW - metallorganische Gasphasenepitaxie KW - organischer Dampf KW - Produktionsprozess KW - Stromdichte KW - Wellenlänge Y1 - 2017 SN - 978-3-8007-4491-6 SP - 131 EP - 134 PB - VDE-Verlag CY - München ER - TY - CHAP A1 - Ławrowski, Robert Damian A1 - Langer, Christoph A1 - Prommesberger, Christian A1 - Dams, Florian A1 - Serbun, Pavel A1 - Müller, Günter A1 - Schreiner, Rupert T1 - Spitzen- und Kantenemitter aus Silizium mit einem hohen Aspektverhältnis für Ionisationsgassensoren T2 - Mikrosystemtechnik als Schlüsseltechnologie der Systemintegration : 4. Landshuter Symposium Mikrosystemtechnik ; Tagungsband zum Symposium ; 12./13. März 2014, Hochschule Landshut N2 - Durch die Optimierung von reaktivem Ionenätzen mit induktiv gekoppeltem Plasma ist die Herstellung von verschiedenen Siliziumkathoden mit hoher Anisotropie und hohem Aspektverhältnis für Feldemissionsanwendungen möglich. Simulationen mit COMSOL Multiphysics untermauern das Potential von solchen Spitzen- und Kantenfeldemittern. Die Ergebnisse der Simulation zeigen einen zwei- bis sechsfach höheren Feldüberhöhungsfaktor der tiefgeätzten Strukturen im Vergleich zu identischen Emittern ohne zusätzliche Tiefenätzung. Feldemissionsmessungen bestätigen die Simulationsergebnisse. Der modifizierte Herstellungsprozess der Feldemitter ermöglicht somit einen zuverlässigen Betrieb von Feldemissionselektronenquellen bei kleineren makroskopischen Feldstärken. Außerdem weisen die Messungen des Emissionsstroms im Sättigungsbereich eine weitgehende Unabhängigkeit vom elektrischen Feld auf. Lokale Feldemissionsmessungen ergeben dadurch eine deutliche Stromstabilisierung, welche über große Feldstärkenbereiche konstant bleibt. Die Nutzung der HAR-Emitter (high aspect ratio) ist damit eine gute Voraussetzung für einen zuverlässigen Betrieb der Emissionskathoden bei kleinen Feldstärken für die Anwendung in Ionisationsgassensoren. KW - Emitter KW - Feldelektronenemission KW - Gassensor KW - Herstellung KW - Ionenemission KW - Silicium Y1 - 2014 SN - 978-3-9812696-5-9 SP - 28 EP - 35 PB - Cluster Mikrosystemtechnik CY - Landshut ER - TY - JOUR A1 - Ławrowski, Robert Damian A1 - Prommesberger, Christian A1 - Langer, Christoph A1 - Dams, Florian A1 - Schreiner, Rupert T1 - Improvement of Homogeneity and Aspect Ratio of Silicon Tips for Field Emission by Reactive-Ion Etching JF - Advances in Materials Science and Engineering. Special issue: Advances in Smart Materials and Applications N2 - The homogeneity of emitters is very important for the performance of field emission (FE) devices. Reactive-ion etching (RIE) and oxidation have significant influences on the geometry of silicon tips. The RIE influences mainly the anisotropy of the emitters. Pressure has a strong impact on the anisotropic factor. Reducing the pressure results in a higher anisotropy, but the etch rate is also lower. A longer time of etching compensates this effect. Furthermore an improvement of homogeneity was observed. The impact of uprating is quite low for the anisotropic factor, but significant for the homogeneity. At low power the height and undercut of the emitters are more constant over the whole wafer. The oxidation itself is very homogeneous and has no observable effect on further variation of the homogeneity. This modified fabrication process allows solving the problem of inhomogeneity of previous field emission arrays. Y1 - 2014 U6 - https://doi.org/10.1155/2014/948708 SN - 1687-8442 SN - 1687-8434 VL - 2014 SP - 1 EP - 6 PB - Hindawi ER - TY - CHAP A1 - Ławrowski, Robert Damian A1 - Prommesberger, Christian A1 - Langer, Christoph A1 - Dams, Florian A1 - Schreiner, Rupert T1 - Influence of reactive ion etching parameters on the geometry of silicon tip cathodes for field emission T2 - Applied Research Conference 2013, ARC 2013 : 17th and 18th October 2013, Deggendorf Y1 - 2013 SN - 978-3-8440-2274-2 SP - 67 EP - 69 PB - Shaker CY - Aachen ER - TY - CHAP A1 - Ławrowski, Robert Damian A1 - Prommesberger, Christian A1 - Langer, Christoph A1 - Dams, Florian A1 - Schreiner, Rupert T1 - Feldemissionselektronenquellen basierend auf Siliziumemittern mit hohen Aspektverhältnis T2 - Forschungsbericht der OTH Regensburg 2013 Y1 - 2013 UR - https://doi.org/10.35096/othr/pub-799 SP - 47 EP - 48 CY - Regensburg ER - TY - JOUR A1 - Weber, Karsten A1 - Dendorfer, Sebastian A1 - Süß, Franz A1 - Kubowitsch, Simone A1 - Schratzenstaller, Thomas A1 - Haug, Sonja A1 - Mohr, Christa A1 - Kiesl, Hans A1 - Drechsler, Jörg A1 - Westner, Markus A1 - Kobus, Jörn A1 - Schubert, Martin J. W. A1 - Zenger, Stefan A1 - Pietsch, Alexander A1 - Weiß, Josef A1 - Hinterseer, Sebastian A1 - Schieck, Roland A1 - Scherzinger, Stefanie A1 - Klettke, Meike A1 - Ringlstetter, Andreas A1 - Störl, Uta A1 - Bissyandé, Tegawendé F. A1 - Seeburger, Achim A1 - Schindler, Timo A1 - Ramsauer, Ralf A1 - Kiszka, Jan A1 - Kölbl, Andreas A1 - Lohmann, Daniel A1 - Mauerer, Wolfgang A1 - Maier, Johannes A1 - Scorna, Ulrike A1 - Palm, Christoph A1 - Soska, Alexander A1 - Mottok, Jürgen A1 - Ellermeier, Andreas A1 - Vögele, Daniel A1 - Hierl, Stefan A1 - Briem, Ulrich A1 - Buschmann, Knut A1 - Ehrlich, Ingo A1 - Pongratz, Christian A1 - Pielmeier, Benjamin A1 - Tyroller, Quirin A1 - Monkman, Gareth J. A1 - Gut, Franz A1 - Roth, Carina A1 - Hausler, Peter A1 - Bierl, Rudolf A1 - Prommesberger, Christian A1 - Ławrowski, Robert Damian A1 - Langer, Christoph A1 - Schreiner, Rupert A1 - Huang, Yifeng A1 - She, Juncong A1 - Ottl, Andreas A1 - Rieger, Walter A1 - Kraml, Agnes A1 - Poxleitner, Thomas A1 - Hofer, Simon A1 - Heisterkamp, Benjamin A1 - Lerch, Maximilian A1 - Sammer, Nike A1 - Golde, Olivia A1 - Wellnitz, Felix A1 - Schmid, Sandra A1 - Muntschick, Claudia A1 - Kusterle, Wolfgang A1 - Paric, Ivan A1 - Brückl, Oliver A1 - Haslbeck, Matthias A1 - Schmidt, Ottfried A1 - Schwanzer, Peter A1 - Rabl, Hans-Peter A1 - Sterner, Michael A1 - Bauer, Franz A1 - Steinmann, Sven A1 - Eckert, Fabian A1 - Hofrichter, Andreas ED - Baier, Wolfgang T1 - Forschungsbericht 2017 T3 - Forschungsberichte der OTH Regensburg - 2017 KW - Forschung KW - Forschungsbericht Y1 - 2017 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:898-opus4-13835 SN - 978-3-9818209-3-5 CY - Regensburg ER -