Bablich, AndreasAndreasBablich2025-09-022025-09-022023-12-19https://dspace.ub.uni-siegen.de/handle/ubsi/7096Advanced on-chip integrated photonic and electronic devices, such as hyperspectral photodetectors, depth sensors or memristors, obtain significant drawbacks with respect to performance and/or the technological integration effort. To overcome such limitations, optimized materials and innovative device concepts were developed to maximize performance and integration densities for specific applications. The selected thin and ultra-thin film material examples can obtain significant advantages and exhibit fundamentally different and adjustable material properties compared to their bulk monocrystalline counterparts. Exploiting the benefitial properties of two dimensional (2D) and amorphous semiconducting materials allows the development of high-performance optoelectronic devices, especially for sensing applications. The aim of this work is to demonstrate how novel 2D-material and conventional thin-film semiconductor processing platforms and technologies can be combined to enable a heterogenous device integration on top of chip electronics with enhanced performance. As device examples, 2D-material heterostructure photodetectors for enhanced sensing applications, nonlinear amorphous silicon and graphene photodetectors for depth sensing as well as thin-film memristors for the development of neuro-inspired “smart” cameras are presented, discussed and compared with the state-of-the-art.Innovative integrierte photonische und elektronische Bauelemente auf Mikrochipbasis, wie hyperspektrale Photodetektoren, Abstandssensoren oder Memristoren, weisen aktuell erhebliche Defizite hinsichtlich ihrer Leistung und/oder des technologischen Integrationsaufwands auf. Im Rahmen dieser Arbeit wurden optimierte Materialien und innovative Bauelementkonzepte entwickelt, um den aktuellen Stand der Forschung zu verbessern, d.h. Leistungskenngrößen und Integrationsdichten integrierter Bauelemente für bestimmte Anwendungen zu maximieren. Die ausgewählten Dünnschichtmaterialsysteme weisen erhebliche Vorteile gegenüber konventionellen monokristallinen Bauelementen und grundlegend andere und anpassbare Materialeigenschaften auf. Die Nutzung der vorteilhaften Eigenschaften von zweidimensionalen (2D) und amorphen Halbleitermaterialien ermöglicht die Entwicklung von optoelektronischen Hochleistungsbauelementen, insbesondere für fortgeschrittene Sensoranwendungen. Das Ziel dieser Arbeit ist die Demonstration der heterogenen Integration von neuartigen 2D-Materialien in Kombination mit konventionellen Dünnschichthalbleitern und der Entwicklung innovativer Technologieplattformen für integrierte Sensorik, die auf bestehende Elektronik in Niedertemperaturverfahren aufgebracht werden kann. Als Fallbeispiele werden 2D-Material-Heterostruktur-Fotodetektoren mit vergrößerter spektraler Bandbreite, nichtlineare amorphe Silizium- und Graphen-Fotodetektoren für die innovative Abstandssensorik sowie Dünnschicht-Memristoren für die Entwicklung neuro-inspirierter „intelligenter” Kameras vorgestellt, diskutiert und mit dem Stand der Technik verglichen.enAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internationalhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/621.3 Elektrotechnik, ElektronikHalbleiter2D-MaterialienPhotodetektorenSensorikOptoelektronikNanotechnologiesemiconductor2D materialsphotodetectorssensor technologyoptoelectronicsnanotechnologyHabilitationPeter Haring Bolívarurn:nbn:de:hbz:467-70962