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Metalloxidische Dünnschichttransistoren aus Niedertemperaturprozessen

Busch, Claudia

Um großflächige, mechanisch flexible, elektronische Bauelemente und Schaltungen herzustellen, müssen halbleitende Schichten auf flexiblen Substraten abgeschieden werden können. Dies verlangt nach Verfahren, die keine hohe thermische Belastung für das, in der Regel aus Kunststoff bestehende, Substrat mit sich bringen und dennoch zu guten elektrischen Transporteigenschaften der Schicht führen. In der vorliegenden Arbeit sind erstmals Dünnschichttransistoren hergestellt mit halbleitenden Schichten aus Nanopartikeln gezeigt worden. Diese Partikel sind direkt aus der Gasphase abgeschieden worden, was einen Prozess ohne jegliche Lösungsmittel und ohne jegliches Heizen des Substrates ermöglicht. Des Weiteren ist ein neuartiger Prozess untersucht worden, durch welchen halbleitende Zinkoxidschichten aus der Lösung abgeschieden werden können. Dabei wird der genutzte flüssige Precursor durch einen besonders niedrigen Temperaturschritt umgesetzt. Die benötigte Temperatur liegt nur knapp über einhundert Grad. Verschiedene Versuche zur Optimierung der Schichten sind unternommen worden, um die elektrischen Schichteigenschaften zu verbessern. Dadurch ist die optimale Lösungskonzentration, Umsetztemperatur und Liegezeit nach dem Lackschleudern ermittelt worden. Für die entsprechenden Untersuchungen sind mit den Schichten Dünnschichttransistoren hergestellt und diese elektrisch charakterisiert worden. Ebenfalls ist untersucht worden, wie sich der Einfluss von unterschiedlichen Temperatmosphären und synthetischer Luft auf das Transistorverhalten niederschlägt. Durch Anwendung und Erweiterung eines Hoppingmodells ist der Leitungsmechanismus in den halbleitenden Schichten analysiert worden. Die Ergebnisse geben Anlass zu der These, dass je nach Behandlung zwei unterschiedliche Donatorzustände zur Leitfähigkeit des Materials beitragen. Bei wasserstoffreicher Temperung wird vermutlich interstitieller Wasserstoff in die Schicht eingebaut, bei stickstoffreicher Atmosphäre bildet sich hingegen vermutlich Zn$_i$-N$_O$. Dies hat auch Konsequenzen auf die Stabilität der Bauteile.

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Zitierform:

Busch, Claudia: Metalloxidische Dünnschichttransistoren aus Niedertemperaturprozessen. 2013.

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