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Synthese und Charakterisierung von molekularen Precursoren für die Herstellung von dünnen transparenten halbleitenden Oxidschichten und deren Anwendung für Dünnschichttransistoren (TFTs)

Samedov, Kerim - Technische Universität Berlin (2011)


Ziel dieser Arbeit war es, neue molekulare Precursoren für dünne ITO-, In2O3- und Ga2O3-Filme herzustellen, zu charakterisieren und auf ihre Verwendbarkeit in den Dünnschicht-transistoren (TFTs) als Channel-Material zu testen.

Hierzu wurde das trimetallische heteroleptische In(III)-Sn(II)-Alkoxids Br2In{LiSn2 (OCyHex)6} (20) aus [Li(OCyHex)3Sn]2 (16) und InBr3 hergestellt. Die Reaktion von In(OtBu)3 mit Sn(OtBu)2 bzw. Sn[N(SiMe3)2]2 ergab jeweils das neue homoleptische In(III)-Sn(II)-Alkoxid (tBuO)Sn(µ2-OtBu)2In(OtBu)2 (24) bzw. das neue heteroleptische In(III)-Sn(II)-Alkoxid (tBuO)Sn(µ2-OtBu)2 In[N(SiMe3)2]2 (25). Die Precursoren (20), (24) und (25) wurden für die Herstellung von dünnen (30-55 nm) transparenten (85-95 %) Zinn-reichen ITO-Filmen verwendet. Die TFTs mit den Zinn-reichen ITO-Filmen aus diesen Precursoren zeigten gute Elektronenmobilitäten (0.2-1.89 cm2V-1s-1) bei hohen Ion/Ioff-Verhältnissen (106-109).

Im zweiten Teil der Arbeit wurden neue In(III)- bzw. Ga(III)-Siloxy-Komplexe hergestellt. Durch die Umsetzung von InMe3 bzw. GaMe3 mit jeweils einem Moläquivalent Et3SiOH bzw. (tBuO)3SiOH wurden heteroleptische Siloxy-Komplexe [Me2In-OSiEt3]2 (29) und [Me2Ga-OSiEt3]2 (32) bzw. isostrukturelle Verbindungen [Me2In-OSi(OtBu)3]2 (30) und [Me2Ga-OSi(OtBu)3]2 (33) hergestellt. (29) lässt sich bereits bei 360°C zu amorphem In2O3 zersetzen.

Die TFTs mit dünnen (44-50 nm) transparenten (95 %) In2O3-Filmen zeigten gute Elektronenmobilitäten (0.3 cm2V-1s-1) bei hohen Ion/Ioff-Verhältnissen (108). (30) lässt sich ebenfalls bereits ab 380°C zu amorphem In2O3 zersetzen. (32) und (33) zersetzen sich in trockener Luft bei 380 bzw. 400°C vollständig zu amorphem β-Ga2O3. Leider waren die dünnen In2O3- bzw. Ga2O3-Filme, die unter Verwendung von (30), (32) und (33) hergestellt wurden, für die Anwendung in TFTs nicht geeignet.


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