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BTU
Photoemission studies of very thin (<10nm) silicon oxynitride (SiOxNy) layers formed by PECVD
(2004)
The "ITRS Roadmap" suggests the necessity of working out the processing methods allowing formation of ultrathin dielectric layers with higher values of the dielectric permittivity than for silicon dioxide. The silicon oxynitride layers (SiOxNy) seem to be the most natural compromise. But still none of high temperature methods used for its formation can be seriously considered as final solution for future ULSI-CMOS ICs production due to the inevitable formation of nitride monolayers just at the silicon-insulator interface. The main scope of this investigation is to check if this is true.
Ultra-thin homogeneous oxynitride films are prepared on Si(001). The Si surface is cleaned in UHV by heating (flashing) and is exposed to different pressures of N2Oat altered temperatures. Thus oxynitride layers of different thickness and different properties are grown depending on the N2O pressure and the Si temperature. This isillustrated by a schematic diagram. The properties of the different oxynitride layers were studied by a combined photoemission electron microscopy (PEEM) andphotoelectron spectroscopy (PES) investigation using highly monochromatic synchrotron radiation. The amount of oxygen and nitrogen incorporated in the oxynitridelayers is determined from the PES measurements. The typical surface morphology for different preparation conditions is shown in PEEM images.
Es werden spektro-mikroskopische Untersuchungen an multikristallinem Silizium (mc-Si) vorgestellt, einem aussichtsreichen Material für die Herstellung preiswerter Solarzellen. Dazu wird ein Photoemissions- Elektronenmikroskop (PEEM) ausgestattet mit einem zusätzlichen Energieanalysator für Elektronen (µESCA) genutzt. Bei Verwendung eines Synchrotrons als Anregungsquelle ist es so möglich, sowohl Absorbtions-Spektren (NEXAFS) als auch Photoelektronen-Spektren (PES) mit Ortsauflösung zu erhalten.
Dabei wird gezeigt, dass das natürliche Oxid zur Untersuchung der morphologie-abhängigen Oberflächenpotentiale nicht entfernt werden muss. Des Weiteren wird die Verteilung von Ca- und Na-Ausscheidungen, die auf dem mc-Si gefunden wurden, durch ortsaufgelöstes NEXAFS bzw. PES dargestellt.
Für den Photoemissions-Prozess des mc-Si im PEEM wird ein Modell aufgestellt, welches Photoemission mit einer Quecksilberdampflampe (hνmax = 4,9 eV) erklärt.
Conducting Polypyrrole doped with Phthalocyaninesulfonates - new materials for chemical sensors
(2000)
Polypyrrole - a conducting polymer - is used as an active electrode of a quartz micro ballance and considered as a gate electrode in all-polymer field effect transistors used as chemical sensor. We use substituted phthalocyanines as dopants of polypyrrole as they offer the possibility to enhance the dopant concentration as well as to include functionalized groups. We studied these films by photoelectron spectroscopy, NEXAFS, PEEM, and TEM. These investigations revealed that the electronic structure as well as the morphology are highly dependent on the dopant’s structure. We suggest a new charge transport model for 5-ring heterocycle conductive polymers. Whereas in the standard model only the carbon backbone is considered for the charge transport, we found by NEXAFS investigations that the heteroatom has a considerable high participation in the gap states, which are responsible for the charge transport. The dopants π-interactions force the nitrogen lone pair wave functions to contribute to the conducting polymer π-system. This is a novel approach concerning the application as chemical sensors since the reversible interaction of the analyte modifies the dopant and not the matrix.
Es werden Untersuchungen an als Hochtemperatur-Sensoren arbeitenden Schottky-Dioden mit dem Aufbau Metall-Oxidschicht-Siliziumkarbid vorgestellt. Dazu wurden Tiefenprofile mit XPS durch abwechselndes Abtragen durch Sputtern und Messen erstellt. Die Messungen erfolgten an thermisch unterschiedlich vorbehandelten Proben. Dabei konnten dipol-bedingte Verschiebungen der Bindungsenergie von Rumpfniveaus beobachtet werden. Das dazu notwendige Dipol-Moment wird durch das Entstehen von mit einer Oxidschicht überzogenen Nanoteilchen erklärt. Die unterschiedlich ausgeprägten Dipol-Verschiebungen auf den einzelnen Proben erlaubten eine Erklärung der thermischen Vorbehandlung, die bei Weglassen zu „frischen“ und je nach Temperatur zu „aktivierten“ oder „toten“ Sensoren führte.
Untersuchungen des metallischen Kontaktes von Silber auf tosylat- und phthalocyanindotiertem Polypyrrol wurden mittels XPS- und µ-NEXAFS vorgenommen. Es wurde festgestellt, daß Silber mit dem Polypyrrol keine Verbindung eingeht. Daraus kann geschlossen werden, daß sowohl das leitfähige Polymer, als auch das Silber ihren Leitfähigkeitsmechanismus beibehalten. Es konnte gezeigt werden, daß bei steigender Silberbelegung die Intensität der Polaronenzustände des Polypyrrol in stärkerem Maße abnimmt, als die Intensität der unbesetzten Zustände. Das läßt darauf schließen, daß Silber die Grenzfläche stabilisiert.
Molybdänditellurid (MoTe2) gehört zu den Schichtgitterverbindung und ist im allgemeinen durch den Herstellungsprozeß n-dotiert. Proben dieses MoTe2 wurden im Ultrahochvakuum gespalten und die so erhaltenen sauberen (0001)-Spaltflächen mit einem Photoemissions-Elektronenmikroskop (PEEM) untersucht. Diese Untersuchung erbrachte nebeneinander auf den Proben- oberflächen liegende stark kontrastierte helle und dunkle Bereiche. Da das PEEM Austrittsarbeitsunterschiede als Kontrast darstellt, können diese hellen und dunklen Bereiche auf lokale Unterschiede in der Austrittsarbeit zurückgeführt werden. Weiterhin wird über den Versuch berichtet, eine Zuordnung zwischen dem Kontrast und dem Unterschied in der Austrittsarbeit mit Hilfe eines Elektronenenergie-Analysators (micro-ESCA) zu treffen.