@phdthesis{Gerlich2012, author = {Gerlich, Lukas}, title = {In situ ARXPS Charakterisierung von tantalbasierten Barriereschichten}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus-28485}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2012}, abstract = {Als eine Folge der Miniaturisierung aller integrierten elektrischen Bauteile wird der spezifische Widerstand der TaN/Ta Doppelsperrschichten ein zunehmend wichtiger Parameter f{\"u}r die Schaltgeschwindigkeit beim 32 nm Technologieknoten. In Rahmen dieser Arbeit wird die Optimierung der Abscheidung von TaN/Ta Stapeln durchgef{\"u}hrt, mit dem Ziel die Tantalnitridschichtdicke zu minimieren und das Tantal in der leitf{\"a}higeren alpha-Phase wachsen zu lassen. Im ersten Teil der Studie wurde in situ ARXPS verwendet, um das Wachstum von verschiedenen Tantalnitridschichten auf SiO2 und SiCOH in Abh{\"a}ngigkeit der Abscheidezeit, des Stickstoffflusses und der Abscheideleistung zu untersuchen. Im zweiten Teil wurde die kristalline Phase 20 nm dicken Tantal Schichten abgeschieden auf verschiedenen Tantalnitridschichten, die in der Wachstumsstudie vorgestellt worden sind, untersucht. Die wichtigsten Erkenntnisse sind das Auftreten von Tantalkarbid und Tantalsilizid als Zwischenschichtverbindungen bei der Abscheidung auf SiCOH und nur Tantalsilizid f{\"u}r die Abscheidung auf SiO2. Demzufolge w{\"a}chst alpha-Tantal vorzugsweise auf Tantalkarbid und stickstoffreichen Zwischenschichten, w{\"a}hrend Silizid an der Schnittstelle das Wachstum von beta-Tantal f{\"o}rdert. Um die Ergebnisse zu {\"u}berpr{\"u}fen, wurden zwei weitere Modifikationen des Interfaces untersucht. So wurde eine kleinere Bias-Leistung f{\"u}r eine Abscheidung von Tantalnitrid auf SiO2 benutzt, um die Rolle des Tantalsilizids zu best{\"a}tigen. Außerdem wurde eine thermische Behandlung einer d{\"u}nnen Tantalschicht auf SiCOH durchgef{\"u}hrt, um die Rolle des Tantalkarbids zu best{\"a}tigen. Schließlich ergab die Kontaktwiderstandsmessung in Viaketten auf strukturierten Wafern f{\"u}r vier ausgew{\"a}hlte Prozesse tendenziell den gleichen Verlauf wie die Schichtwiderstandsergebnisse der entsprechenden Barrierenaufbauten der Experimente auf blanken Testwafern.}, subject = {Photoelektronenspektroskopie; Tantal; ARXPS; Barriere; Interface; Tantalum; ARXPS; Barrier; Interface}, language = {de} } @phdthesis{Meier2004, author = {Meier, Ulrich}, title = {Grenzfl{\"a}chenverhalten und Morphologie des ZnO/Si-Heterokontaktes}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-000000551}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2004}, abstract = {Als Modellsystem f{\"u}r gleichrichtende Heterokontakte von D{\"u}nnschichtsolarzellen wurden polykristalline ZnO-Filme auf Si mittels Magnetron-Sputtern und metallorganischer Gasstrahldeposition (MOCBD) abgeschieden. Mit Photoelektronenspektroskopie wurden bis zu 3 chemische Grenzfl{\"a}chenkomponenten gefunden: SiOx, eine Willemit-artige Mischphase und reduziertes Zn0. Letzteres kann {\"u}ber die Sputterparameter Bias-Potenzial und O2-Partialdruck kontrolliert werden. Mit MOCBD wurden auf Si(111):H abrupte Heterokontakte pr{\"a}pariert. Ferner tritt an Korngrenzen und der Oberfl{\"a}che Hydroxid auf. Dies kann durch Heizen entfernt werden. W{\"a}hrend der Messungen traten energetische Verschiebungen der Spektren auf, die die Auswertung der Grenzfl{\"a}chenenergetik st{\"o}ren. Zur Erkl{\"a}rung wurde folgendes Modell entwickelt: In einem schnellen Oberfl{\"a}chenprozess findet Photolyse von Hydroxid statt, wodurch H2O oder mobile OH-Gruppen gebildet werden, die Sauerstoffvakanzen ausheilen und so die n-Dotierung vermindern. In einem langsameren Volumenprozess wird durch Photolyse von ZnO die n-Dotierung erh{\"o}ht.}, subject = {Silicium; Zinkoxid; Magnetronsputtern; MOCVD-Verfahren; Photoelektronenspektroskopie; ZnO; Si; Interface reaction; XPS; PES}, language = {de} } @phdthesis{Staedter2014, author = {St{\"a}dter, Matthias}, title = {Untersuchungen zu Fanoresonanzen in der resonanten Photoelektronenspektroskopie}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-31860}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2014}, abstract = {Im Mittelpunkt der vorliegenden Arbeit stehen die Untersuchung von Fanointerferenzen innerhalb der wissenschaftlichen Methode der resonanten Photoelektronenspektroskopie. Basis dieser Methode ist die Interpretation aus dem Festk{\"o}rper emittierter Elektronen. Die detektierten Elektronen k{\"o}nnen dabei aus direkten Photoemissionen oder Deaktivierungsprozessen (Spectator-/Participator-Zerf{\"a}lle) nach resonanten Anregungen von Rumpfelektronen stammen. F{\"u}hren beide Prozesse zum selben Systemendzustand, k{\"o}nnen die emittierten Elektronen interferieren, was sich in der Auspr{\"a}gung eines charakteristischen Intensit{\"a}tsprofils, dem Fano-Profil, {\"a}ußert. Die Form des Intensit{\"a}tsprofils kann dabei {\"u}ber den Fanoparameter q beschrieben werden. Im Rahmen dieser Arbeit erfolgte die Diskussion von Fanointerferenzen an organischen (HOPG, Graphenflocken) und oxidischen (CuO, In2O3, SiO2) Materialsystemen. Im HOPG und den untersuchten Graphenflocken konnten mittels der Analyse der Fanoprofile exzitonische Zust{\"a}nde innerhalb der Bandl{\"u}cke nachgewiesen werden. Durch die Untersuchungen am CuO konnte die Variation des Fanoparameters in Abh{\"a}ngigkeit vom Grundzustand des Systems gezeigt werden. Die f{\"u}r die untersuchten In2O3 Einristalle beobachteten Interferenzen beruhen auf der Existenz besetzter Zust{\"a}nde an der Fermienergie. Abschließend konnte eine Korrelation des jeweils auftretenden Fanoparameters mit den beobachteten multi-hole-Auger-Zerf{\"a}llen nachgewiesen werden.}, subject = {Fano; Fanointerferenzen; Festk{\"o}rperphysik; In-gap Zust{\"a}nde; Resonante Photoelektronenspektroskopie; Fano-Effekt; Photoelektronenspektroskopie}, language = {de} } @phdthesis{Mandal2008, author = {Mandal, Dipankar}, title = {Ultra-thin films of a ferroelectric copolymer: P(VDF-TrFE)}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus-5628}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2008}, abstract = {Spin-cast films of the ferroelectric copolymer P(VDF-TrFE) are attractive for various applications. For such films the question arises whether there exists a depending on film thickness of ferroelectric functionality. In this work, ultra-thin films of P(VDF-TrFE) up to 0.35nm of thickness have been successfully spin coated, which is quite promising in respect of low cost approach in the electronic industry. This thesis focuses on the preparation of the ultra-thin P(VDF-TrFE) copolymer film and its characterizations to find out a scientific guideline for the suitable application as a non-volatile memory element. Therefore, the ultra-thin film preparations have been investigated initially. Optimization of annealing parameters has been done to get the ferroelectric beta phase and thickness determination is also done carefully. The copolymer layer thickness could be determined down to about 0.35 nm. Photoelectron spectroscopy is used extensively for the characterization of the thin film. Eventually, longer time X-ray irradiation of the P(VDF-TrFE) sample may cause a phase change from ferroelectric to paraelectric. Therefore the X-ray irradiation time was also optimized. With photoelectron spectroscopy, the interface chemistry of the P(VDF-TrFE) copolymer and different electrode materials was studied. The interfaces aluminum/P(VDF-TrFE) and PEDOT:PSS/P(VDF-TrFE) are compared. PEDOT:PSS is a conducting polymer, Poly(3,4-ethylenedioxidethiophene): poly(styrenesulfonate). This data suggested that an interface layer is formed for electrodes, made of aluminum. An interface reaction occurs in both cases: for aluminum as top and as bottom electrode. In contract, the organic PEDOT:PSS electrode shows no chemical interaction with the P(VDF-TrFE) copolymer. The much lower reactivity of organic electrode, compare to aluminum, gives a direct hint to improved functional properties of thin organic ferroelectric films. In terms of a low cost approach for electronics, based on organic devices, the introduction of organic non volatile memories is of great importance. P(VDF-TrFE) copolymer is the material with a very hopeful perspective. In next part electrical measurements with P(VDF-TrFE) have been done. By capacitance voltage measurements, the ferroelectric behavior of the polymer by measurements at elevated temperatures (Curie-Point) is confirmed, a threshold for remanent poalrization for films below 100 nm is found, if aluminum electrodes are used, but with inert electrodes, a downscaling of a low coercitive field was possible down to ten nm. This is very important, because due to the high coercitive field of the copolymer (>50 MV/m), ultrathin films for low operation voltages are needed. A prerequisite for memory applications is a high retention time, this was also confirmed. By the help of Near edge X-ray Absorption Spectroscopy (NEXAFS) the possible ferroelectric dipole orientation have been also investigated. The average dipole orientation (perpendicular to the substrate) is observed up to 0.35 nm P(VDF-TrFE) copolymer films when PEDOT:PSS/Si substrate is used. The ferroelectric properties of ultrathin films down to a layer thickness of 10nm were characterized using spectroscopic (F1s NEXAFS) and electrical methods (Capacitance voltage). The results indicates an extrinsic switching mechanism with a much lower opera-tion voltage than for a collective intrinsic switching. Both independent methods agree that there is no critical thickness for spincoated copolymer films down to 10 nm, if an adapted system of electrodes is used.}, subject = {Grenzfl{\"a}chenchemie; Photoelektronenspektroskopie; Polymerfilm; Ultrad{\"u}nne Filme; Dipolorientierung; Nichtfl{\"u}chtige Speicher; P(VDF/TrFE) Copolymer; Ultra-thin film; Dipole orientation; Non volatile memory application; P(VDF/TrFE) copolymer}, language = {en} } @phdthesis{Hartmann2018, author = {Hartmann, Claudia}, title = {Surface and interface characterization of CH₃NH₃PbI₍₃₋ₓ₎Clₓ and CsSnBr₃ perovskite based thin-film solar cell structures}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-46358}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2018}, abstract = {The chemical and electronic structure of hybrid organometallic (CH₃NH₃PbI₍₃₋ₓ₎Clₓ) and inorganic (CsSnBr₃) perovskite materials on compact TiO₂ (c-TiO₂) is studied using x-ray and electron based spectroscopic techniques. The morphology and local elemental composition of CH₃NH₃PbI₍₃₋ₓ₎Clₓ, used as absorbers in PV devices, defining the film quality and influencing the performance of respective solar cells is studied in detail by using photoemission electron microscopy (PEEM). An incomplete coverage, with holes reaching down to the c-TiO₂ was revealed; three different topological regions with different degrees of coverage and chemical composition were identified. Depending on the degree of coverage a variation in I oxidation and the formation of Pb⁰ in the vicinity of the c-TiO₂ is found. The valence band maxima (VBM) derived from experimental data for the perovskite and c-TiO₂, combined with information from literature on spiro-MeOTAD suggests an energy level alignment resulting in an excellent charge selectivity at the absorber/spiro-MeOTAD and absorber/c-TiO₂ interfaces respectively. Further, the derived energy level alignment indicates a large recombination barrier (~2 eV), preventing shunts due to direct contact between c-TiO₂ and spiro-MeOTAD in the pin-holes. In-situ ambient pressure hard x-ray photoelectron spectroscopy (AP-HAXPES) studies of 60 and 300 nm CH₃NH₃PbI₍₃₋ₓ₎Clₓ have been performed under varies conditions (i.e. vacuum/water and dark/UV light) to gain insight into the degradation mechanism responsible for the short lifetime of the absorber. The 60 nm perovskite forms Pb⁰ in water vapor (non-defined illumination) in presence of x-rays. The 300 nm perovskite sample shows a complex behavior under illumination/dark. In water vapor/dark the perovskite dissolves into its organic (MAI) and inorganic (PbI₂) components. Under illumination PbI₂ further decomposes to Pb⁰ induced by UV light and x-rays. For alternative inorganic CsSnBr₃ perovskites, the impact of SnF₂ on the chemical and electronic structure is studied to identify its role for the improved performance of the solar cell. HAXPES and lab-XPS measurements performed on CsSnBr₃ with and without SnF₂ indicate two Sn, Cs, and Br species in all samples, where the second Sn species is attributed to oxidized Sn (Sn⁴⁺). When adding SnF₂ to the precursor solution, the coverage is improved and less Sn⁴⁺ and Cs and Br secondary species can be observed, revealing an oxidation inhibiting effect of SnF₂. Additionally, SnF₂ impacts the electronic structure, enhancing the density of states close to the VBM.}, subject = {Perovskite; Photoelectron spectroscopy; Thin-film solar cell; Solid-state physics; Photovoltaics; Photovoltaik; Festk{\"o}rperphysik; D{\"u}nnschichtsolarzelle; Photoelektronenspektroskopie; Perowskite; Fotovoltaik; Halbleiter; D{\"u}nnschichtsolarzelle; Perowskit; Photoelektronenspektroskopie}, language = {en} } @phdthesis{Haeberle2016, author = {Haeberle, J{\"o}rg}, title = {Transparente leitf{\"a}hige Metalloxideinkristalle und amorphe oxidische D{\"u}nnschichtsysteme - Eine photoelektronenspektroskopische Vergleichsstudie}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-40356}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2016}, abstract = {Die Materialklasse der transparenten leitenden Metalloxide (engl. transparent conducting oxides (TCO)) und amorphen oxidischen D{\"u}nnschichtsysteme (engl. amorphous oxidic semiconductors (AOS)) sind {\"u}beraus faszinierend, da sie gegens{\"a}tzliche physikalische Eigenschaften, wie Transparenz und hohe Leitf{\"a}higkeit in sich vereinen. Die zugrunde liegenden physikalischen Mechanismen sind immer noch unklar und werden in dieser Dissertation beleuchtet. Dazu wurde die resonante Photoelektronenspektroskopie (resPES)gew{\"a}hlt, da sie sich in den letzten Jahren als vielseitiges Werkzeug f{\"u}r die detaillierte Untersuchung der elektronischen Struktur und der Identifikation von Defekten ausgezeichnet hat. Im Rahmen dieser Arbeit ergab sie die einmalige M{\"o}glichkeit, sowohl hoch qualitative TCO-Einkristalle (ZnO, Ga2O3, In2O3 und SnO2) als auch amorphe oxidische D{\"u}nnschichtsysteme (GIZO und SnOx) photeelektronenspektroskopisch zu untersuchen und zu vergleichen. Somit wird gezeigt, dass die elektronische Struktur der Materialklasse der TCO und ihrer korrespondierenden AOS mehr Gemeinsamkeiten aufweisen, als bisher erwartet wurde. Es zeigt sich, dass die Bandl{\"u}cke, im eigentlichen Sinne, in der Materialklasse der TCO und AOS nicht existiert. Lokalisierte Zust{\"a}nde f{\"u}llen den gesamten Bereich dieser Bandl{\"u}cke aus und reichen zum Teil in das Valenzband (VB) und Leitungsband (CB) hinein. Dies f{\"u}hrt dazu, dass es keine, wie bisher gedacht, scharfen Grenzen zwischen lokalisierten und delokalisierten Zust{\"a}nden gibt. Um dies zu verdeutlichen wird ein neuartiges Modell eingef{\"u}hrt, das aufzeigt, dass die Wechselwirkung von metallischen d- und s-Niveaus in einer {\"O}ffnung der d-Schale resultiert. Durch Charge-Transfer (CT)-Mechanismen und weitere Hybridisierung mit metallischen unbesetzten p-Zust{\"a}nden folgt eine st{\"a}rkere Lokalisierung. Die Diskussion wird begonnen mit der Kl{\"a}rung der Elementeverh{\"a}ltnisse der untersuchten Materialsysteme. Darauf folgt die Charakterisierung von intrinsischen Defekten und ihren Beitr{\"a}gen auf die elektronische Struktur. Abschließend werden die elektronischen Strukturen der AOS mit denen der korrespondierenden TCO verglichen.}, subject = {Metalloxide; D{\"u}nnschichtsysteme; ResPES; Experimentelle partielle Zustandsdichte; Intrinsische Bandl{\"u}ckenzust{\"a}nde; TCO; AOS; ResPES; Experimental pDOS; Intrinsic gap states; Metalloxide; Photoelektronenspektroskopie; Elektronenstruktur; Zustandsdichte; Energiel{\"u}cke}, language = {de} }