Structural and optical properties of copper- and nickel-oxynitride films

  • Strukturelle und optische Eigenschaften von Kupfer- und Nickel-Oxinitrid-Schichten

Uslu, Fahri; Wuttig, Matthias (Thesis advisor)

Aachen : Publikationsserver der RWTH Aachen University (2008)
Doktorarbeit

Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2008

Kurzfassung

In dieser Arbeit wurden die strukturellen, optischen und elektrischen Eigenschaften von Kupfer - und Nickel- Oxinitrid Schichten untersucht. Die Schichten wurden in einer Argon/Sauerstoff- und Stickstoffatmosphäre mittels der Magnetronsputtertechnik von einem metallichen Target auf Glas - und Siliziumsubstraten abgeschieden. Oxinitridschichten wurden unter unterschiedlichen Depositionsbedingungen hergestellt, insbesondere durch Variation des Stickstoff- zu Sauerstoffverhältnisses. Hierdurch war es möglich, Schichten mit physikalischen Eigenschaften herzustellen, die zwischen denen des entsprechenden Oxids und Nitrids von Kupfer und Nickel variieren. Für das Kupferoxinitridsystem wurde die Fragestellung untersucht ob Sauerstoff in das Kristallgitter von Kupfernitrid während der Deposition eingebaut wird. Basierend auf Kompositionsdaten, Röntgendiffraktometrie und Simulation der Diffraktometriedaten können wir dies ausschließen. Deshalb wird angenommen, dass die Kupferoxinitridschichten aus zwei Phasen bestehen, nämlich Kupferoxid und Kupfernitrid, wobei entweder das Oxid oder das Nitrid im amorphen Zustand vorliegt. Des Weiteren wurden Schichten, die zwischen 2 und 10 Stickstoff- zu Sauerstoffverhältnissen deponiert wurden, mit Bandlücken zwischen 1 und 2.4 eV hergestellt. Die Nickeloxinitridschichten, die bei hohen Stick- zu Sauerstoff Verhältnissen hergestellt wurden, zeigen ähnliche Eigenschaften wie die Kupferoxinitridschichten. Die Schichten, welche hohe Sauerstoffkonzentrationen aufweisen, besitzen Bandlücken zwischen 2.2 und 3.6 eV. Eine Besonderheit hierbei sind die Schichten, die eine Bandlücke von ca. 2.3 eV haben, die metallisches Verhalten bzgl. der elektrischen Eigenschaften zeigen. Die Nickeloxinitrid-schichten, die bei niedrigen Sauerstoffkonzentrationen hergestellt wurden bestehen aus zwei unterschiedlichen Phasen des Nickelnitrids (mit hexagonalem und raumzentriert tetragonalem Kristalgitter). Die Deposition von Nickelnitrid ohne Sauerstoff führt nur zu Nickelnitrid mit der hexagonalen Struktur.

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