Untersuchungen an hydrolytisch auf Glasoberflächen aufgedampften, halbleitenden Zinndioxidschichten

Abstract

Die Bildung von halbleitenden SnO2-Schichten auf Glas wurde durch hydrolytische Aufdampfung innerhalb organischer Flüssigkeiten, in denen sich SnCl4-H2O-Gemische befanden, bei gleichzeitiger Vorspannung des Glases vorgenommen. Die Metallverbindung reagiert mit der oberhalb Tg befindlichen Glasoberfläche hydrolytisch unter Schichtbildung, die Lösungsmittelmoleküle bewirken über die Verdampfungswärme einen Wärmeaustausch zwischen Glas und Flüssigkeit. Die elektrischen, optischen und strukturellen Eigenschaften der SnO2-Schichten wurden untersucht. Die spezifische Leitfähigkeit liegt zwischen 10^2 und 10^3 Ω^-1 ∙ cm^-1 . Aus den gemessenen Hall-Konstanten wurden Ladungsträgerdichte (n ≈ 2 ∙ 10^20 cm-3) und die Beweglichkeit (µHall = 22 cm ∙ V^-1 ∙ s^-1) berechnet. Leitfähigkeit und Ladungsträgerdichte steigen mit zunehmender Bildungsgeschwindigkeit der Schicht an. Die Absorptionskante wurde im UV bei 3500 Å gefunden. Daraus errechnet sich die Breite der verbotenen Zone ΔE zu 3,55 eV. Im IR-Spektrum konnte bei 600 cm-1 die Sn-O-Valenzschwingung nachgewiesen werden. Die Schichten sind kristallin und besitzen Kassiterit-Struktur. Elektronenmikroskopische Aufnahmen lassen eine körnige, mit Vertiefungen durchsetzte Fehlstellenstruktur bei Schichten guter Leitfähigkeit erkennen. Bei Schichten schlechter Leitfähigkeit besteht die Fehlstellenstruktur aus Rissen.