University thesis:
Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2008
Footnote:
Parallel als Druckausg. erschienen
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Description:
Neue Entwicklungen im Bereich der Dünnschichtsynthese eröffnen eine Vielzahl neuer Anwendungen von Indiumverbindungen im Bereich der Sensorik und (Opto)-Elektronik. Vor diesem Hintergrund wurden spezielle Aspekte der Eigenschaften von Indiumnitrid (InN), Indiumoxid (In2O3) und Indiumzinnoxinitrid (ITON) untersucht. Zukünftige Hochfrequenztransistoren auf der Basis von InN können die technologischen Möglichkeiten erweitern, während für dünne In2O3 Filme ein hohes Potenzial zur Verwendung in günstigen, integrierbaren Ozonsensoren vorausgesagt wird. Zusätzlich kann für optoelektronische Applikationen durch Stickstoffeinbau in Sn-dotierte Indiumoxidschichten die optische Transparenz im UV-Bereich erweitert werden. Ein Grundsatz für die Implementierung der Materialien ist die detaillierte Kenntnis der Einflüsse der Zusammensetzung, sowie der strukturellen und elektronischen Eigenschaften auf wichtige Mechanismen der Funktionsweise und Stabilität von Bauelementen. In diesem Zusammenhang wurden zum Verständnis wichtiger Materialparameter die Einflüsse von Prozessparametern auf die Oberflächeneigenschaften dünner Filme untersucht, sowie Wechselwirkungen mit reaktiven Molekülen analysiert. Dünne InN Schichten wurde mittels plasmainduzierter Molekularstrahlepitaxie abgeschieden, während weitere Untersuchungen an durch metallorganische Gasphasenabscheidung aufgebrachten In2O3 Filmen sowie durch Magnetronsputtern hergestellten ITON Schichten durchgeführt wurden. Zur Analyse wurden Methoden der Elektronenspektroskopie (XPS, UPS, AES,(HR)EELS), der Elektronenbeugung (RHEED) sowie Rastersondenverfahren (AFM) verwendet. Durch in-situ Analyse von InN(0001) Schichten konnten erstmals Korrelationen zwischen Oberflächenrekonstruktionen und der Existenz von Elektronenzuständen innerhalb der Bandlücke nachgewiesen, sowie Einflüsse der Oxidation durch O2 untersucht werden. Zusätzlich wurde der Wechselwirkungsmechanismus zwischen Ozon und defektreichen In2O3-x Schichten analysiert und Rückschlüsse auf das Prinzip der reversiblen O3-induzierten Oxidation und UV-induzierten Reduktion gezogen, welche auf der dsorption/Desorption von O-Ionen und gleichzeitig stattfindendem Ladungstransfer basiert. Der durch Aufsputtern in N2 eingebrachte Stickstoff, liegt in ITON in verschiedenen chemischen Bindungen vor und verändert die optischen und elektrischen Eigenschaften, ist aber thermisch nicht stabil und desorbiert oberhalb von 550°C, einhergehend mit der gleichzeitigen Oberflächensegregation von Sn. Diese Arbeit demonstriert den Nutzen der Kombination von Schichtwachstum und Oberflächenanalytik, um fundamentale Erkenntnisse für den Einsatz in Halbleiterbauelementen zu gewinnen.