@phdthesis{KlocekJolanta2011, author = {Klocek Jolanta,}, title = {Processing and investigation of thin films with incorporated carbon species for possible application as low-k materials}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus-24358}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2011}, abstract = {In this thesis the detailed investigations concerning processing and stability of thin films including carbon species and their possible application as materials of a low dielectric constant (low k) are presented. In order to gather a complex information regarding the chemical, morphological and dielectric properties of the produced layer a combination of the spectroscopy: X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), near edge X-ray absorption fine structure spectroscopy (NEXAFS) and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), microscopy: atomic force microscopy (AFM) and electrical characterization: capacitance-voltage technique (CV) have been applied. The films deposited by means of variety of techniques have been described, ranging from evaporation, through spraying and dropping to spin-coating. Regarding the possible low-k application, a considerable attention has been paid to the hybrid organic-inorganic 3-aminopropyl-trimethoxysilane (APTMS) based composite materials enriched with carbon species coming from the following dopants: C60 fullerenes, [6,6]-phenyl-C61-butyric acid (PCBM), copper phthalocyanine (CuPc), and tris(dimethylvinylsilyloxy)-POSS (POSS). In the following thesis progressive steps leading to gradual decreasing of the resulting permittivity of the hybrid material is presented. As revealed by the performed investigations, the replacement of C60 within the APTMS based matrix by its better soluble derivative PCBM allows the increase of the concentration of the carbon species within the composite films. The introduction of POSS as an additional dopant gave the opportunity of increasing the resistance of the produced material against the ambient influence. With the excess of the POSS concentration an original fractal-shaped cluster formation has been observed. Finally, the dispersion of the properly chosen low concentration of CuPc and POSS molecules within the APTMS based matrix led to the fabrication of homogenous layer with an ultra-low dielectric constant of 1.8.}, subject = {R{\"o}ntgen-Photoelektronenspektroskopie; Rasterkraftmikroskopie; R{\"o}ntgen-Photoelektronenspektroskopie; Kapazit{\"a}t-Spannungs-Charakteristik; 3-Aminopropyltrimethoxysilan; Low-k-Materialien; Rasterkraftmikroskopie; X-ray photoelectron spectroscopy; Capacitance-voltage characterization; 3-Aminopropyltrimethoxysilane; Low-k materials; Atomic force microscopy}, language = {en} } @phdthesis{Das2015, author = {Das, Chittaranjan}, title = {Spectroscopic and electrochemical study of TiO₂/Si photocathode}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-36924}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2015}, abstract = {Diese Dissertationsschrift besch{\"a}ftigt sich mit der Atomlagenabscheidung (ALD) d{\"u}nner TiO₂-Schichten auf p-Typ Silizium, untersucht die elektronischen Eigenschaften der abgeschiedenen Schichten und beschreibt die elektrochemische Charakterisierung von TiO₂/Si-Photoelektroden. Die Abscheidungsparameter, die elektronischen Eigenschaften und die Stabilit{\"a}t der TiO₂/Si-Proben werden miteinander korreliert. Mittels der ALD-Technik wurden TiO₂-Schichten mit zwei verschiedenen Prekursoren (Titan- Isopropoxid und Titan-Methoxid) auf Si-Substraten abgeschieden. Labor- und Synchrotron basierte R{\"o}ntgen-Spektroskopietechniken wurden benutzt, um die abgeschiedenen Schichten zu charakterisieren. Die Qualit{\"a}t der Schichten wurde dabei mittels R{\"o}ntgen-Photoelektronenspektroskopie (XPS) beurteilt, wobei die St{\"o}chiometrie, das Ti³⁺/Ti⁴⁺-Verh{\"a}ltnis sowie Defektzust{\"a}nde in den TiO₂-Filmen Kriterien darstellten. Um verschiedene Polymorphe von TiO₂ zu erhalten, wurde die Heizmethode der Schichten innerhalb der ALD-Prozedur variiert. Die elektronischen Eigenschaften amorpher und Anatas-TiO₂-Schichten wurden mittels Synchrotronstrahlung bestimmt und mit denen eines TiO₂-Rutil-Einkristalls verglichen. R{\"o}ntgen- Absorptionsspektroskopie (XAS) und resonante Photoelektronenspektroskopie (res-PES) wurden mit Synchrotronstrahlung durchgef{\"u}hrt. Dabei diente die XAS der Bestimmung der Art des Polymorphen und der elektronischen Struktur der TiO₂-Schichten. Res-PES-Messungen wurden an den O1s- und Ti2p- Kanten durchgef{\"u}hrt, um Auger-Prozesse mit multiplen Loch-Endzust{\"a}nden sowie polaronische und Ladungstransferzust{\"a}nde zu untersuchen und um die elektronische Bandl{\"u}cke der TiO₂-Schichten zu bestimmen. Eines der Hauptergebnisse dieser Arbeit stellt die Bestimmung der partiellen Zustandsdichten (pDOS) von Sauerstoff und Titan im Valenz- und Leitungsband dar. In der Analyse der res-PES-Daten wurde die pDOS mit den entsprechenden Bandkantenpositionen kombiniert, um die energetische Lage der Ladungsneutralit{\"a}tsniveaus (‚Charge neutrality levels') der verschiedenen TiO₂-Polymorphe zu ermitteln. Photoelektrochemische Messungen wurden an unbeschichteten und TiO₂-beschichteten Si- Photoelektroden durchgef{\"u}hrt. Dabei wurde die elektrochemische Performance der Photoelektroden in verschiedenen Elektrolytmedien mit pH-Werten zwischen 1 und 13 untersucht. Die Beschichtung der Si- Oberfl{\"a}che mit einer d{\"u}nnen TiO₂-Schicht verbesserte die Performance der Si-Photoelektrode, wobei die Stabilit{\"a}t der Elektrode in allen untersuchten Elektrolytmedien w{\"a}hrend der gesamten Messdauer von 12 Stunden erh{\"o}ht wurde. Außerdem wurde festgestellt, dass die TiO₂/Si-Photoelektrode weniger empfindlich auf {\"A}nderungen des pH-Wertes reagiert. Die elektrochemischen Ergebnisse werden auf Basis der elektronischen Eigenschaften der TiO₂-Schichten diskutiert. Die durch die spektroskopischen Messungen bestimmte elektronische Bandl{\"u}cke sowie die photoelektrochemischen Charakterisierungen werden zur Erkl{\"a}rung der Performance und Stabilit{\"a}t der TiO₂/Si-Photoelektroden herangezogen. Die Arbeit adressiert außerdem die Stabilit{\"a}t von mikrostrukturierten Photoelektroden (SiMP), die elektrochemisch pr{\"a}pariert wurden. Zun{\"a}chst verschlechterte sich die Stabilit{\"a}t der SiMP schneller als bei der planaren Si-Photoelektrode. Jedoch f{\"u}hrte die Nutzung einer TiO₂-ALD-Schutzschicht auf der SiMP zu einer besseren Gesamtperformance der SiMP auch im Vergleich zum System TiO₂/ planares Si.}, subject = {ALD; TiO2; Photocathodes; XPS; XAS; Atomlagenabscheidung; Photokathode; R{\"o}ntgenphotoelektronenspektroskopie; R{\"o}ntgenabsorptionsspektroskopie; Atomlagenabscheidung; Photokathode; R{\"o}ntgenabsorptionsspektroskopie; R{\"o}ntgen-Photoelektronenspektroskopie}, language = {en} } @phdthesis{Karavaev2011, author = {Karavaev, Konstantin}, title = {In-situ Atomic Layer Deposition growth of Hf-oxide}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus-22617}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2011}, abstract = {We have grown HfO2 on Si(001) by atomic layer deposition (ALD) using HfCl4, TEMAHf, TDMAHf and H2O as precursors. The early stages of the ALD were investigated with high-resolution photoelectron spectroscopy and x-ray absorption spectroscopy. We observed the changes occurring in the Si2p, O1s, Hf4f, Hf4d, and Cl2p (for HfCl4 experiment) core level lines after each ALD cycle up to the complete formation of two layers of HfO2. The investigation was carried out in-situ giving the possibility to determine the properties of the grown film after every ALD cycle or even after a half cycle. This work focused on the advantages of the in-situ approach in comparison to ex-situ experiments. The study provides to follow the evolution of the important properties of HfO2: contamination level, density and stoichiometry, and influence of the experimental parameters to the interface layer formation during ALD. Our investigation shows that the in-situ XPS approach for ALD gives much more information than ex-situ experiments.}, subject = {Atomlagenabscheidung; Atomlagenabscheidung; ALD; R{\"o}ntgen-Photoelektronenspektroskopie; XPS; HfO2; Atomic layer deposition; ALD; X-ray photoelectron spectroscopy; XPS; HfO2}, language = {en} }