Atomlagenabscheidung von Germanium-Antimon-Tellurid

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Edmund P. Burte; Professor Dr. Frank T. Edelmann
• Fachliche Zuordnung: Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik ; Festkörper- und Oberflächenchemie, Materialsynthese
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 288136928

• Erstellungsjahr: 2019

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Im Berichtszeitraum konnten am Lehrstuhl für Anorganische Chemie verschiedene neue Amidinat- und Guanidinat-Anionen synthetisiert und in Form ihrer Lithiumsalze isoliert werden. Dabei lag das Hauptaugenmerk auf kleinen aliphatischen Substituenten. Besonders erwähnenswert ist die erstmalige Synthese von Guanidinat-Anionen mit Aziridinyl-Substituenten. Mit Germanium konnte bereits eine Reihe vielversprechender Precursoren im 10 g-Maßstab hergestellt und dem Arbeitskreis Burte zur Verfügung gestellt werden. Beim Antimon und Tellur traten teils präparative Schwierigkeiten auf, die aber im weiteren Verlauf der Arbeiten sicherlich überwunden werden können. Im Arbeitskreis für Halbleitertechnik wurden kommerzielle und neu entwickelte Precursoren auf ihre Eignung zur Abscheidung von Germanium-Antimon-Tellurid unter ALD-Bedingungen untersucht. Dabei wurden zuerst die Systeme Ge/Te und Sb/Te getrennt betrachtet und anschließend alle drei Precusoren für die Versuche zusammen eingesetzt. Es gelang dünne Schichten von Ge/Te, Sb/Te und Ge/Sb/Te unter Verwendung halogenfreier Precursoren mittels Plasma-unterstützter Atomlagenabscheidung herzustellen. Bei Verwendung von Amino-Precursoren konnten die Schichten ohne zusätzliche Quelle Trenches mit Aspektverhältnissen bis zu 1:23 bei 230 nm Tiefe konnten konform beschichtet werden. Elektrische Widerstandsmessungen an Proben mit 1 µm Durchmesser zeigen einen Widerstandshub von mehr als 7000 Ohm bei Übergang von der amorphen zur kristallinen Phase wie auch bei Übergang von der kristallinen zur amorphen Phase.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• Molecular Precursors for the Phase-Change Material Germanium-Antimony-Telluride, Ge2Sb2Te5 (GST). Z. Anorg. Allg. Chem. 2017, 643, 1150–1166
  N. Harmgarth, F. Zörner, P. Liebing, E. P. Burte, M. Silinskas, F. Engelhardt, F. T. Edelmann
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1002/zaac.201700211)
• Synthesis and Crystal Structures of the First Antimony(III) Aziridinides. Inorg. Chem. 2017, 56, 4267–4270
  N. Harmgarth, P. Liebing, F. Zörner, M. Silinskas, E. P. Burte, F. T. Edelmann
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1021/acs.inorgchem.7b00523)
• Plasma-assisted atomic layer deposition of germanium antimony tellurium compounds. J. Vac. Sci. Technol. A: Vac. Surf. Films 2018, 36, 021510
  M. Silinskas, B. Kalkofen, R. Balasubramanian, A. Batmanov, E. P. Burte, N. Harmgarth, F. Zörner, F. T. Edelmann, B. Garke, M. Lisker
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1116/1.5003463)
• Structural Investigation of New Lithium Amidinates and Guanidinates. Z. Anorg. Allg. Chem. 2019, 645, 440–446
  P. Liebing, N. Harmgarth, V. Lorenz, F. Zörner, L. Hilfert, S. Busse, F. T. Edelmann
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1002/zaac.201800486)