Fabry-Perot enhanced Faraday rotation in graphene

We demonstrate that giant Faraday rotation in graphene in the terahertz range due to the cyclotron resonance is further increased by constructive Fabry-Perot interference in the supporting substrate. Simultaneously, an enhanced total transmission is achieved, making this effect doubly advantageous for graphene-based magneto-optical applications. As an example, we present far-infrared spectra of epitaxial multilayer graphene grown on the C-face of 6H-SiC, where the interference fringes are spectrally resolved and a Faraday rotation up to 0.15 radians (9{\deg}) is attained. Further, we discuss and compare other ways to increase the Faraday rotation using the principle of an optical cavity

Prevalence and influence on outcome of HER2/neu, HER3 and NRG1 expression in patients with metastatic colorectal cancer

Our aim was to explore the impact of the HER2/neu, HER3 receptor as well as their ligands' neuregulin (NRG1) expression on the outcome of patients with metastatic colorectal cancer (mCRC). NRG1, HER2/neu and HER3 expression was evaluated in 208 patients with mCRC receiving 5-FU/LV plus irinotecan or irinotecan plus oxaliplatin as the first-line treatment. Biomarker expression was correlated with the outcome of patients. NRG1 (low: 192 vs. high: 16), HER2/neu (low: 201 vs. high: 7) and HER3 (low: 69 vs. high: 139) expressions were assessed in 208 patients. High versus low NRG1 expression significantly affected progression-free survival (PFS) 4.7 vs. 8.2 months, hazard ratio (HR): 2.45; 95{\%} confidence interval (CI): 1.45-4.13; P=0.001, but not overall survival (OS) (15.5 vs. 20.7 months, HR: 1.33; 95{\%} CI: 0.76-2.35; P=0.32). High versus low HER3 expression (PFS: 7.1 vs. 8.8 months, HR: 1.11; 95{\%} CI: 0.82-1.50; P=0.50; OS: 19.8 vs. 21.1 months, HR: 0.95; 95{\%} CI: 0.70-1.30; P=0.75) and high compared with low HER2/neu expression (PFS: 7.7 vs. 8.0 months, HR: 1.07; 95{\%} CI: 0.71-1.60; P=0.75; OS: 16.6 vs. 21.1 months, HR: 1.13; 95{\%} CI: 0.75-1.71; P=0.57) did not influence outcome. High NRG1 expression was associated with inferior PFS in the FIRE-1 trial. We did not detect a prognostic impact of HER2/neu and HER3 overexpression in mCRC. The frequency of overexpression was comparable with other studies

Fabrication of polycrystalline SiC source materials and their application to sublimation epitaxy of single crystalline 3C-SiC

Die Zielsetzung dieser Arbeit lag darin, polykristalline Quellenmaterialien mit dem PVT-Verfahren für die Sublimationsepitaxie herzustellen und deren strukturelle Eigenschaften, sowie den Einbau von Dotierstoffen zu charakterisieren. Weiterhin sollte der Fast Sublimation Growth Process implementiert und damit die Züchtung von kubischem Siliziumkarbid auf hexagonalen Substraten realisiert werden. Die Nukleation und das Wachstum der Polykristalle wurden anhand von Abbruch-experimenten und Massivkristallzüchtungen auf verschiedenen graphitischen Substraten, bei Temperaturen zwischen 2180 °C und 2350 °C, untersucht. Der Wachstumsprozess läuft dabei in drei Phasen ab, die, als primäre Nukleation, sekundäre Nukleation mit zeitgleich stattfindendem kinetischem Wachstum und das Wachstum unter diffusions-limitiertem Stofftransport, voneinander abgegrenzt werden können. Die drei Phasen des Wachstums treten unabhängig von der Züchtungstemperatur auf und sind prozesstechnologisch bedingt. In der ersten Phase erfolgt die Nukleation von orientiertem kubischem SiC durch die Silizierung orientierter Bereiche des Graphitsubstrats. In der zweiten Phase kommt es zur Ausbildung kinetischer Wachstumsformen der primär gebildeten SiC-Kristallite und zur Nukleation von Kristalliten, deren Basalebenen nicht parallel zur Substratoberfläche liegen. Im Verlauf der zweiten Phase führt das laterale Wachstum der Kristallite zu einer geschlossenen Schicht auf den Substraten. Aufgrund der Temperaturen von über 2000 °C ist 3C nicht mehr stabil und es kommt zur Ausbildung der Polytypen 4H, 6H und 15R. Die Vorzugsorientierung des pyrolytischen Graphits und der Graphitfolie, ebenso wie geringe Oberflächenrauigkeiten, haben eine verstärkte Texturausbildung der aufwachsenden Schicht zur Folge. Während der dritten Phase tritt sukzessives Kornwachstum ein was zu einer Abnahme der Kornanzahl führt. Die Vorzugsorientierungen der zuletzt gewachsenen Scheiben sind nur bei Verwendung polierter Substrate bzw. Züchtung bei 2350 °C ausgeprägt, das heißt 90% der Körner zeigen eine Verkippung der Richtung von weniger als 14 ° bzw. 10 ° in Bezug auf die Substratnormale. Allerdings bewirkt die Züchtung bei 2350 °C die Stabilisierung von kohlenstoff- und silizium-polaren Körnern während des Wachtums, wohingegen bei niedrigeren Temperaturen fast ausschließlich kohlenstoff-polare Körner in den Scheiben vorliegen. Die Polarität verursacht einen um den Faktor 2…3 unterschiedlichen Dotierstoffeinbau, was gegebenenfalls zu beachten ist. Bei 2350 °C bildet sich hauptsächlich der Polytyp 6H aus, bei Temperaturen von 2250 °C sind 4H, 6H und 15R koexistent und bei 2180 °C wird der Polytyp 4H zunehmend stabilisiert. Durch die Verkürzung der Aufheizdauer, zum Erreichen der Züchtungstemperatur bei 800 mbar, ist es gelungen das Auftreten von Kohlenstoffeinschlüssen in den Polykristallen deutlich zu reduzieren und bei Verwendung von pyrolytischen Graphitsubstraten bzw. der Graphitfolie (nahezu) komplett zu unterbinden. Gleichzeitig wird bei der Züchtung auf diesen Substratmaterialien die Bildung von Mikro- und Makrohohlraumdefekten nahezu verhindert. Der Einbau des Dotierstoffs Bor erfolgt unter einem Transferkoeffizienten von kT ≈ 0,3 und zeigt eine lineare Abhängigkeit von der Zugabe von Borkarbid zum SiC-Quellenmaterial. Stickstoff wird in Abhängigkeit des Partialdrucks in die Kristalle eingebaut. Die maximale axiale und laterale Abweichung der Dotierstoffe vom Mittelwert liegt bei etwa 70% bei Kristallen, die Kornverkippungen bis 35 ° aufweisen. Es ist davon auszugehen, dass in den stärker texturierten Kristallen die Abweichungen geringer sind und im Streubereich von Einkristallen liegen. Ein wechselseitiger Einfluss auf den Dotierstoffeinbau bei Akzeptor-Donator Co-dotierung ist in den Kristallen nicht festzustellen. Damit ist festzuhalten, dass ein alternatives Quellenmaterial zu Einkristallen und mikropoly 3C-CVD-SiC für die Sublimationsepitaxie erfolgreich hergestellt wurde. Der Dotierstoffeinbau kann gezielt gesteuert werden, was für die Herstellung von fluoreszentem SiC (f-SiC) im sichtbaren und nahen infraroten Spektralbereich, sowie die Anwendung von 3C-SiC als potentiellem Solarzellenmaterial (imputrity photovoltaics) und Substratmaterial in der Leistungselektronik, Grundvoraussetzung ist. Für die Herstellung von kubischem Siliziumkarbid wurde, unter Anwendung numerischer Simulationen, ein Aufbau konzipiert dessen Temperaturfeld einen nahezu parallelen Isothermenverlauf zwischen Quelle und Substrat, bei einem maximal einstellbaren axialen Temperaturgradienten von 14 °C/mm, aufweist. Der Aufbau ermöglicht die gleichzeitige Prozessierung von maximal 4 Viertel 2 Zoll Substraten in voneinander abgetrennten Kammern. Alternativ können auch komplette Substrate bis zu einem Durchmesser von 2 Zoll eingesetzt werden. Die Nukleation und das Wachstum von 3C-SiC wurden anhand von zwei unterschiedlichen Prozessabläufen untersucht. Als kritischer Einflussfaktor stellte sich hierbei die Übersättigung der Gasphase an der Phasengrenze zwischen Substrat und Gasraum heraus. Bei der Züchtung mit konstanter Temperatur wird der Stofftransport durch Absenken des Anlagendrucks über die Reduzierung der Diffusionslimitierung, eingeleitet. Die maximale Übersättigung stellt sich erst nach Erreichen des Enddrucks ein, wodurch der 3C-Anteil in den Schichten bei unter 20% liegt und aus kleinen Domänen aufgebaut ist. Im Gegensatz dazu wurden, bei dem Prozess Züchtung mit konstantem Druck, reproduzierbar Schichten mit 3C-Anteilen von über 90% (Spitzenwert: 97%) auf 0,5° off-orientierten Si-polaren 6H Substraten bei 1835 °C unter optimierten Prozessbedingungen hergestellt. Bei diesem Prozess wird der Stofftransport bei Drücken von ≤ 1,5x10-2 mbar durch die Erhöhung der Temperatur und damit durch die Veränderung der kinetischen Limitierung der Quellensublimation initialisiert. Aufgrund des niedrigen Drucks erfolgt der Stofftransport nahezu ballistisch, genauer gesagt liegt der gestreute Anteil der Gasspezies bei unter 10%, so dass die Übersättigung der Gasphase auf den partialdruckabhängigen Maximalwert, nach Erreichen der Züchtungstemperatur, ansteigt. Theoretische Berechnungen des nicht gestreuten Anteils zeigen zudem eine Zunahme, bei Verringerung des Abstandes zwischen Quelle und Substrat, was experimentell bestätigt wird. Der Nukleationszeitpunkt von 3C-SiC kann durch die Steigung der Aufheizrampe gesteuert werden, wenngleich bei der Sublimationsepitaxie stets die Ausbildung einer homopolytypischen 6H Schicht zu Beginn des Wachstums zu beobachten ist. Mit einer Aufheizrampe der Steigung 40 °C/min kommt es nach 3…5%, der insgesamt gewachsenen Schichtdicke, zum Inselwachstum von kubischem SiC. Das frühzeitige Ankeimen führt zu größeren Domänen in den fertig prozessierten Schichten, wodurch die Anzahl an DPBs reduziert wird. Die Domänengröße ist mit zunehmendem Verkippungswinkel ansteigend, allerdings zeigt der 3C-Anteil ein gegenläufiges Verhalten. Die bisherigen Ergebnisse deuten auf ein stabileres Wachstum von 3C auf der Si-polaren Seite der Substrate hin. Die Untersuchungen zum Dotierstoffeinbau legen für Bor einen Transferkoeffizienten von kT ≈ 0,7 zugrunde. Der in der Quelle vorhandene Stickstoff entweicht zum großen Teil während der Züchtung aus dem System. Diesbezüglich wurde eine alternative Dotierungsmethode über den externen Gasstrom untersucht, die den effektiven Einbau von Stickstoff gewährleistet. Die optimierten Parameter konnten erfolgreich für die Prozessierung von 2 Zoll Substraten angewandt werden. Die 3C-Anteile lagen hierbei bei ≥ 90% bei Schichtdicken von ≥ 1 mm, was die Grundlage für 3C Massivkristallzüchtungen liefert.The objective of this thesis is to describe the development of PVT grown polycrystalline source materials for sublimation epitaxial processes, the characterization of their structural properties, and the incorporation of dopants, e.g. this thesis shows furthermore, that such source materials can be used to realize the growth of cubic silicon carbide on hexagonal substrates with the implemented Fast Sublimation Growth Process. In order to explore the evolution of the polycrystalls, nucleation and growth were investigated, in terms of abortion and bulk growth experiments, by using various graphitic substrates in temperatures ranging from 2180 °C to 2350 °C. It was found that the growth process itself can be confined into three stages, namely the primary nucleation, the secondary nucleation with simultaneous kinetic growth, and finally, the growth under diffusion limited mass transport conditions. The three stages of growth occured independently of the growth temperature but are determined by the process routine. In the first stage nucleation of oriented cubic SiC took place on oriented graphite areas through siliconization. In the second stage the primarly nucleated SiC crystallites developed kinetic growth forms and nucleation of crystallites emerged whose basal planes were not parallel to the substrate surface. Lateral growth of the crystallites lead to the formation of a closed layer on the substrates during the second stage. Due to temperatures above 2000 °C cubic SiC becames unstable and the polytypes 4H, 6H and 15R arised. The prefered orientation of the pyrolytic graphite and of the graphite foil, as well as low surface roughness in general enforced texturing of the grown layer. During the third stage the continuouse grain growth lead to a reduction of the quantity of grains within the layer. Prefered orientation of the wafers grown at the end of the process was pronounced only if polished substrates or growth tempertures as high as 2350 °C were applied, resulting in wafers in which 90% of the grains have their direction tilted less than 14 ° and 10 °, respectively, relating to the normal of the substrate. However, growth at such high temperatures provoked the stabilization of carbon- and silicon-polar grains whereas at lower temperatures nearly all grains became carbon-polar. The incorporation of dopants was affected by the polarity of the surface and varied by a factor of 2-3 which has to be taken into account where necessary. At 2350 °C, mainly the 6H polytype was stabilized whereas at 2250 °C 4H, 6H and 15R are coexistent. Finally, at 2180 °C the 4H polytype was progressively pronounced. By reducing the heating periode necessary to archieve the desired growth temperature at 800 mbar the appearance of carbon inclusions in the polycrystalls was significantly reduced. Moreover, they were almost completely prohibited when pyrolytic graphite or graphite foil was used as substrate. At the same time, growth on these substrates suppressed the formation of micro and macro empty-core defects. The incorporation of the dopant boron is affected by a transfer coefficient of kT ≈ 0.3 and showed a linear dependence of the amount of boron carbide added to the SiC source material. On the other hand, the nitrogen incorporation depends on the partial pressure. The maximum axial and radial deviation of dopants from the mean value is approximately 70% for crystals having grain tilt angles up to 35 °. One might act on the assumption that in the more textured crystals that there are fewer deviations and that they are comparable in number to those of single crystalline materials. No interaction on the incorporation of dopants in was determined when donator-acceptor co-doped crystals were grown. This shows that an alternative source material for single crystals and micropoly 3C-CVD-SiC for sublimation epiaxial processes was successfully fabricated. The incorporation of dopants can be controlled in a targeted way being basic requisite for the realization of fluorescent SiC (f-SiC) emitting in the visible and near-infrared spectral range as well as the application of 3C-SiC as potential solar cell material (impurity photovoltaics) and substrate in power electronics. For the fabrication of cubic silicon carbide a growth cell was designed by using numerical simulation in which the isotherms between source and substrate were almost parallel and a maximum axial temperature gradient of 14 °C/mm was obtained. The construction offered the possibility of processing a maximum of four quarters of a two-inch substrate in separated chambers at the same time. On the other hand, it is possible to operate with complete wafers up to two-inches in diameter. The nucleation and growth of 3C-SiC was investigated within the frame of two different processes. It pointed out that the supersaturation in the vapor at the interphase between the substrate surface and the gas room is one critical parameter. When grown with constant temperature mass transport is induced due to lowering the chamber pressure hence the reduction of the diffusive limitation. The maximum supersaturation is archieved only when the final growth pressure is reached resulting in an amount of 3C below 20% within the grown layers and consisting of small domains. In contrast to that layers with 3C amounts above 90% (peak value: 97%) were archieved on 0.5 ° off-cut silicon-polar 6H substrates at 1835 °C in a reproducible manner by carrying out growth with constant pressure under optimized conditions. In this process mass transport was initialized at pressures below 1.5x10-2 mbar by raising the temperature thus changing the kinetic limitation of the source sublimation. Due to the low pressure in the system mass transport is mainly ballistic. To be more precise, the non-scattered fraction of gaseouse species was lower than 10% leading to the fact that the supersaturation in the vapor is determined by the maximum partial pressure of the gaseouse species. Thus, maximum value was archieved when the final growth temperature is reached. Theoretical calculations of the non-scattered fraction indicated an increase when the distance between the source and the substrate was lowered. This was confirmed experimentally. The point in time of the 3C nucleation can be controlled by the gradient of the heating slope. However, prior to the formation of the 3C growth of a homopolytypic 6H layer was observed. Applying a 40 °C/min gradient on the heating slope the formation of 2D island nucleation of cubic silicon carbide has been observed after 3…5% of the totally grown thickness of the layers. The precocious nucleation resulted in larger domain sizes in the grown layers consequently reducing the number of DPBs therein. The size of domains increased with increasing off-cut orientation of the substrate whereas the amount of 3C showed an opposing trend. Previous results indicated a more stable growth of cubic silicon carbide using silicon-polar substrates. The incorporation of boron is determined by a transfer coefficient of kT ≈ 0.7. Nitrogen being present in the source material escapes in large part out of the sandwich during growth. Therefore an alternative method to incorporate nitrogen effectively was explored in terms of a continuous external gas supply. Optimized parameters were successfully adopted in order to process two-inch wafers. The amount of 3C in these samples was higher than 90% at archieved layer thicknesses of more than 1 mm, which is one of the fundamentals for the realization of the bulk growth of 3C