73.61.At Metal and metallic alloys
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Year of publication
- 2011 (1)
Document Type
- Doctoral Thesis (1)
Language
- German (1)
Has Fulltext
- yes (1)
Keywords
- Druckbare Elektronik (1)
- Dünnschichttransistor (1)
- Flüssiger Halbleiter (1)
- Halbleiterschicht (1)
- Nanopartikel (1)
- Printed Electronics (1)
- Wide-gap-Halbleiter (1)
- Zinkoxid (1)
- Zwei-Sechs-Halbleiter (1)
Institute
In dieser Arbeit werden Zinkoxid-Nanopartikel aus der Gasphase für die Herstellung von druckbaren elektronischen Schaltungen untersucht. Zunächst werden die Eigenschaften der im Rahmen des Graduiertenkollegs GRK 1161/1 mit Projektpartnern entwickelten Dispersion der ZnO-Nanopartikel vorgestellt. Ein hoher, vom Dispergierprozess abhängiger Fremdstoffgehalt der Dispersionen wird gemessen. Es folgt die morphologische und elektrische Charakterisierung der mittels Schleuderverfahren auf thermisch oxidierte Siliciumträger aufgebrachten ZnO-Nanopartikelschichten. Diese sind über die Probenfläche homogen und geschlossen. Die ZnO-Schichten werden als Kanalmaterial für einen teilweise gedruckten Dünnfilm-Feldeffekttransistor verwendet. Im Bereich der Prozesstemperatur von 300°C bis 400°C werden funktionierende Transistoren mit einer Sättigungsbeweglichkeit von bis zu 5∙10- 2 cm2/Vs hergestellt. Es wird festgestellt, dass die Prozesstemperaturen einen großen Einfluss auf die elektrischen Eigenschaften der Transistoren haben, ohne dass eine Veränderung der morphologischen Eigenschaften der Schichten beobachtet wird. Ein Modell für die Dünnfilm-Feldeffekttransistoren wird vom Modell des JFET bzw. des Langkanal-MOSFET abgeleitet und anhand der gemessenen Kennlinien überprüft. Darüberhinaus werden temperaturabhängige elektrische Messungen durchgeführt. Es wird gezeigt, dass der Ladungstransport in den untersuchten Schichten durch energetische Barrieren an den Korngrenzen limitiert ist, welche von den Ladungsträgern durch thermionische Emission überwunden werden. Die Adsorption von Sauerstoff an den Partikeloberflächen erhöht die energetischen Barrieren und senkt damit den Strom im ausgeschalteten Zustand um bis zu drei Größenordnungen, während die Adsorption von Wassermolekülen einen gegenteiligen Effekt hat. Das Verhalten der ZnO-Nanopartikelschicht wird mit einem Bändermodell beschrieben, das die Oberflächenbelegung der Partikel berücksichtigt. Anhand der Ergebnisse wird die Eignung der ZnO-Partikel aus der Gasphase für druckbare Elektronik bewertet. Die Realisierung der Transistoren mit einem top-Gate wird zur Optimierung der Ladungsträgerbeweglichkeit vorgeschlagen. Für die Herstellung von vollständig gedruckten Bauelementen auf Basis von anorganischen nanopartikulären Materialien werden Indiumzinnoxid und Aluminiumoxid als Basis für flüssig prozessierte Leiter- bzw. Isolatorschichten vorgestellt.