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80 8 Ergebnisse und Diskussion Ein weiterer signifikanter Unterschied zwischen den laserkristallisierten Schichten, die bei 1064 und 532 nm hergestellt worden sind, besteht in ihrer Oberflächenmorphologie. Abb.8.23 zeigt SEM-Aufnahmen zweier Schichten, die mit Laserpulsen der Wellenlänge 1064 nm (Abb.8.23a) bzw. 532 nm (Abb.8.23b) bestrahlt wurden. In beiden Schichten konnte durch Raman-Messungen kein amorpher Anteil mehr nachgewiesen werden. a) b) Abb.8.23: SEM-Aufnahmen von laserkristallisierten Schichten (d=466 nm, 200 Pulse) auf Corning-Glas a) A=.1064 nm (E=400 mJ), b) A=532 nm (E=280 mJ).
8 Ergebnisse und Diskussion 81 Die bei 1064 nm kristallisierten Schichten weisen die bereits in Kap. 8.1.2.1 beschriebene Oberfachenrauhigkeit auf (vgl. Abb. 8.11 und 8.12). Dagegen besitzen die Schichten, welche mit Pulsen einer Anregungswellenlänge von 532 nm bestrahlt wurden, eine Oberfläche, die in Relation zur Schichtdicke als glatt bezeichnet werden kann. Dies läßt sich bei allen so hergestellten Schichten auch anhand von Durchlicht-Mikroskopaufnahmen erkennen. Die durch eine Modulation der Oberfläche verursachten dunklen Formationen, wie sie in Abb. 8.11 zu erkennen sind, können nicht nachgewiesen werden. Die Spitzen oder Erhebungen auf der Oberfläche der bei 1064 nm kristallisierten Proben sind vollständig kristallin und Teil großer Kristallite, welche sich bis zur Substratgrenzfläche ausdehnen. Abb. 8.24 zeigt eine typische Oberflächenspitze einer solchen Schicht in einer TEM-Querschnittsaufnahme. Die Dunkelfeldaufnahme in Abb. 8.24b belegt, daß die Oberflächenspitze aus kristallinern Material besteht und die gleiche Orientierung wie der darunterliegende große Kristallit besitzt. Dieser erstreckt sich von der rauhen Schichtoberfläche bis zur Substratgrenzfläche. Unterschiede zwischen der Kristallisierung bei 1064 und 532 nm zeigen sich auch in der maximalen Schichtdicke der Filme, welche sich durch Laserpulse der jeweiligen Wellenlänge kristallisieren lassen. Bei 1064 nm konnten Schichten vollständig kristallisiert werden, deren Dicke bis etwa 800 nm reicht. Allerdings nahm die Oberflächenrauhigkeit im Vergleich zu den Schichten mit einer Dicke bis zu 500 nm stark zu. Eine Wellenlänge der Laserpulse von 532 nm erlaubte es lediglich, Schichten bis zu einer Dicke von etwa 500 nm homogen zu kristallisieren. Versuche, dickere Schichten bei der zweiten Harmonischen des Nd-YAG Lasers (532 nm) zu kristallisieren, führten zu Rissen in den Schichten. Gleichzeitig konnte keine laterale Homogenität erzielt werden. Abb. 8.25 zeigt eine 720 nm dicke Schicht, die mit 200 Pulsen einer Wellenlänge von 532 nm bestrahlt wurde. Die gelben Bereiche wurden kristallisiert. Die rotbraunen sind amorph oder zumindest nicht bis zur Substratgrenzfläche kristallin. In einigen Bereichen zeigen sich Ansätze von Streifenmustern. Deutlich zu erkennen sind die Risse, welche die Schicht in Abständen von ca. 50 lJ.ffi durchziehen. Um die elektrischen Eigenschaften der laserkristallisierten Schichten zu untersuchen, wurden Hall-Messungen durchgeführt. Die Bestimmung der Ladungsträgerdichten und -beweglichkeiten war jedoch nicht möglich, da sich zwischen den undotierten Schichten und den Chrom-Kontakten hohe Schottky-Barrieren ausbildeten. Undotierte laserkristallisierte Schichten auf Quarz zeigten eine Leitfahigkeit bei Raumtemperatur von 3· 10- 5 Stcm, die etwa eine Größenordnung über derjenigen von intrinsischem kristallinern Silizium liegt. Die
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