Erzeugung von halbleitenden transparenten Zinkoxid-Nanoschichten unter Atmosphärendruckverhältnissen durch flammenpyrolytische Abscheidung

Zunke, Ivo

Mit seinen halbleitenden Eigenschaften wird Zinkoxid (ZnO) vorwiegend als transparentes leitfähiges Oxid in Form von Elektrodenmaterial genutzt. Als übliche Herstellungsverfahren werden verschiedene vakuumbasierte Technologien, wie chemische und physikalische Gasphasenabscheidung, genutzt. Ausgehend vom Grundsatz der Wirtschaftlichkeit kann die Änderung des Abscheideverfahrens der Schichten zur Kostenreduktion der jeweiligen optoelektronischen Anwendungen beitragen. Das für diese Arbeit genutzte Verfahren der Flammenpyrolyse wird an offener Atmosphäre betrieben und kommt ohne Vakuumtechnik oder Reaktionskammer aus. Es ist zudem zur flächenhaften Abscheidung geeignet und sowohl temperaturempfindliche, als auch nicht-ebene Substrate können mit diesem Verfahren beschichtet werden. Bisher konnten jedoch nur amorphe Schichten realisiert werden. Ziel dieser Arbeit war daher die Untersuchung der Abscheidung von nanoskaligen transparent leitfähigen ZnO-Schichten mit diesem atmosphärengestützten Abscheideverfahren. Unter Verwendung statistischer Methoden konnte ein geeignetes Prozessfenster gefunden werden, in dem undotierte Zinkoxid-Schichten mit den gewünschten niedrigen spezifischen Widerständen im Bereich von 10-1 Ωcm über einen weiten Temperaturbereich hergestellt werden konnten. Der Einfluss verschiedener Anlagenparameter auf ausgewählte Schichteigenschaften wurde untersucht und diskutiert. Strukturuntersuchungen haben gezeigt, dass die abgeschiedenen Schichten polykristallin sind und mit kolumnarem Gefüge wachsen. Der kristalline Charakter der Schichten konnte mit verschiedenen Methoden nachgewiesen werden. Als ein wichtiges strukturelles Merkmal, konnte eine Änderung der O2--Ionen-Konzentration im Kristallgitter durch die Abscheideparameter beobachtet und damit in Zusammenhang zur Leitfähigkeit der Schichten gesetzt werden.

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Zunke, Ivo: Erzeugung von halbleitenden transparenten Zinkoxid-Nanoschichten unter Atmosphärendruckverhältnissen durch flammenpyrolytische Abscheidung. 2014.

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