Ultradünne Metalloxidfilme für Feldeffekttransistor-Anwendungen

• Antragsteller: Professor Dr. Jörg J. Schneider
• Fachliche Zuordnung: Physikalische Chemie von Festkörpern und Oberflächen, Materialcharakterisierung ; Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 464639672

Mehrlagige Metalloxide haben eine enorme Bedeutung als aktive Halbleitermaterialien in Feldeffekttransistor-Bauteilen. Aufgrund ihrer Leistungsdaten übertreffen sie Bauteile aus amorphem Silicium deutlich und haben dieses daher in Anwendungen teilweise beriets verdrängt. Gegenüber amorphen halbleitenden Metalloxiden haben kristalline Metalloxide wiederrum Vorteile. So zeichnen sich kristalline Metalloxide durch eine definierte Stöchiometrie, die kontrolliert einstellbar ist aus. Hingegen sind amorphe Oxide oft metastabil und ihre Zusammensetzung hängt in besonderem Maße von den Synthesebedingungen wie z.B. dem Sauerstoffpartialdruck und der Prozessierungstemperatur ab. Durch diese Unterschiede unterliegen kristalline Oxide in geringerem Maße struktureller Relaxation und zeigen eine höhere Langzeitstabilität und Performanz in Feldefekttransistor-Bauteilen. In diesem Projekt werden ultradünne kristalline Multilagen-Oxidschichten mit Schichtdicken im Bereich 5-10 nm mittels Atomlagenabscheidung (ALD) hergestellt und materialseitig sowie in ihren elektronischen Eigenschaften spektroskopisch und elektrisch charakterisiert. Ziel der Untersuchungen ist dabei ein vertieftes Verständnis für den Aufbau und die elektronische Struktur und das elektrische Schaltverhalten in solchen mehrlagigen Heterostrukturen zu erhalten. Die hergestellten Dünnschichten sollen in Hinblick auf die charakteristischen Transistorkenngrößen wie z.B. die Feldeffektmobilitäten FET und das on/off Schaltverhältnis charakterisiert aber auch chemisch modifiziert werden. So soll z.B. der Einfluß der Dotierung der Halbleiterschichten mittels ALD auf die elektronischen Eigenschaften untersucht werden. Konkret sollen Heteroatomschichten der Zusammensetzung In2O3/SnO2/ZnO und HfO2/In2O3/ZnO studiert werden. Diese mehrlagigen Schichtsysteme können in ihrer chemischen Zusammensetzung durch das verwendete ALD Verfahren sehr genau eingestellt werden. Die Charakterisierung der Schichtsysteme erfolgt mit einer Vielzahl spektroskopischer und mikroskopischer Methoden. Die elektrischen Eigenschaften der halbleitenden Schichtzusammensetzungen werden in Feldeffekttransistorstrukturen charakterisiert. Durch die Kombination spektroskopischer, elektronischer und elektrischer Eigenschaften lassen sich Aussagen über die Art des Ladungstransport an den Grenzflächen der halbleitenden Mehrlagenschichtstrukturen gewinnen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen