Synthese eines neuartigen Precursorsystems und dessen Applikation zu Herstellung von Indium-Zinnoxid-Schichten

Abstract

Ein neuartiges Konzept zur Herstellung von Schichten aus Indium-Zinnoxid (ITO) wurde entwickelt. Durch zielgerichtete chemische Synthese wurde ein quasi-Single-Source-Precursorsystem hergestellt und charakterisiert, in dem die einzelnen Komponenten durch ein dynamisches Gleichgewicht miteinander verknüpft sind. Das Precursorsystem wurde aus einer alkoholischen Lösung im Sol-Gel-Prozess mittels Spin-Coating auf Glassubstrate aufgebracht. Durch eine anschließende Kristallisation unter Inertgas ist eine Disproportionierung des zweiwertigen Zinns im Precursor zu beobachten. Eine nachgeschaltete Temperung der so erhaltenen ITO-Schichten unter reduzierenden Bedingungen entfällt durch dieses Verfahren. Die Schichten weisen eine hohe optische Transparenz von über 90% im sichtbaren Bereich mit nur minimaler Trübung auf. Durch diese Technik konnte ein spezifischer Schichtwiderstand einer 40nm dicken Einzelschicht von 1 x 10-3 Ωcm erreicht werden. Ebenso wurden im Rahmen dieser Arbeit ITO-Nanopartikel aus dem quasi-Single-Source-Precursor hergestellt und zur Sol-Gel-Abscheidung redispergierter Beschichtungssole verwendet. Durch die Zugabe eines UV-härtbaren Binders auf Polymerbasis konnten so optisch hochwertige ITO-Schichten ohne thermische Aushärtung hergestellt werden. Ebenso wurde das Precursorsystem zur Abscheidung von Schichten im CVD-Prozess verwendet. Es konnten kristalline ITO-Schichten mit guten elektrischen und optischen Eigenschaften erhalten werden. Zusätzlich wurde unter veränderten Prozessparametern wie Temperatur und Beschichtungszeit die Bildung von hochorientierten, einkristallinen Nanostrukturen aus einer Indium-Zinnlegierung beobachtet.