Abstract deutsch

Die Entwicklung der Mikroelektronik hin zu immer höheren Integrationsdichten wird in absehbarer Zeit an ihre physikalischen Grenzen stoßen. Die sich aus diesem Szenario ergebenden Forschungsansätze befassen sich unter anderem mit der Entwicklung einer molekularen Elektronik (im Gegensatz zur derzeitigen Festkörper-Elektronik). Ein Aspekt dieser Forschung besteht in der Erforschung von kleine Untereinheiten des Silicium-Kristallgitters, beispielsweise durch Darstellung von Silicium-nano-Kristallen. Während die Herstellung solcher Materialien hauptsächlich physikalisch erfolgt (durch Abscheidung, Epitaxie und andere Verfahren) wird in dem beschriebenen Projekt eine Aufbau ausgehend von molekularen Vorstufen durch Gerüstumlagerungsreaktionen versucht. Der Vorteil dieses Zugangs liegt in seiner hohen Selektivität, der guten Untersuchbarkeit der Verbindungen und vor allem in seiner Flexibilität. In Vorarbeiten zum Antrag konnte gezeigt werden, dass die kleinste mögliche Untereinheit des Silicium-Kristallgitters (somit der kleinste mögliche Silicium Nanokristall), die sogenannte Adamantaneinheit hergestellt werden konnte. Dabei handelt es sich um ein ungespanntes tricyclisches Molekül, das weiter funktionalisiert werden kann. Ausgehend von diesem Startpunkt sollen die Chemie und die physikalischen Eigenschaften der Silaadamantane untersucht werden. Diese Verbindungen können als missing links zwischen kristallinem Silicium und der Klasser der polymeren Organosiliciumverbindungen (Polysilane) aufgefasst werden. Dieser Aspekt verlangt nach einer gründlichen physikalischen (spektroskopischen) Untersuchung und dem Vergleich mit den Eigenschaften elementaren Siliciums. Daneben soll vor allem die Funktionalisierung der Siladamantane sowie Synthese größerer Gerüstausschnitte des Siliciums untersucht werden. Durch Einbringung bestimmter Fremdatome (z.B. Phosphor und Bor) in das Adamantangerüst soll der physikalische Prozess der Dotierung auf molekularem Niveau untersucht werden

Abstract englisch

The development of microelectronics toward higher integration density is to encounter some fundamental physical limits in the near future. As a consequence research efforts have been made to develop molecular electronics (in contrast to nowadays solid state electronics). One aspect of these studies deals with the investigation of small sub-structures of the silicon lattice, as for instance the generation of silicon nano-crystals. While such materials are mainly synthesized employing physical techniques (for example vapor deposition, epitaxial growth and others) the research outlined in the current proposal is pursuing an approach to molecular precursor materials which are subjected to rearrangement conditions. The advantages of this entry are its high selectivity, simple characterization of the materials and especially the flexibility. In some preliminary work to the project it has been shown that the first example of an all sila-adamantane, which is the smallest substructure of the silicon lattice (and actually also the smallest possible silicon nano crystal) could be synthesized. The obtained molecule is a tricyclic, unstrained compound which can be subjected to further derivatisation reactions. Taking this as a starting point, the chemistry and physical properties of the sila-adamantanes will be studied. These compounds can be considered to be the "missing link" between bulk silicon and the class of polymeric organosilicon compounds (polysilanes). This state demands for a thorough examination of physical (spectroscopic) and chemical properties and comparison with solid state bulk silicon. Also the functionalization of the sila-adamantanes, as well as the synthesis of higher substructures of the silicon lattice will be investigated. By the introduction of atoms others than silicon (especially phosphorus and boron) into the scaffold of the adamanatanes the physical process of doping shall be studied at a molecular level.