Untersuchung des reaktiven Sputterprozesses zur Herstellung von ...

4.4. Einfluss des Aluminiumgehaltes auf die ZnO:Al-Schicht-Eigenschaften 83
Abbildung 4.16: Spektrale Transmission für ZnO:Al-Schichten mit unterschiedlicher Aluminiumkonzentration.
Die zugehörigen Schichteigenschaften sind in Tab. 4.1 aufgelistet.
große Unterschiede zwischen den beiden Bestimmungsmethoden. Durch die hohe Ladungsträgerkonzentration
kommt es zu einer Aufweitung der optischen Bandlücke Burstein (1954), Moss
(1954). Für die Abweichung der berechneten und der mittels Hall-Effekt gemessenen Ladungsträgerdichten
gibt es verschiedene physikalische Ursachen: Die absolute Bandlückenenergie, die
als Referenz für die Berechnung der Burstein-Moss-Verschiebung dient, wird in unterschiedlichen
Referenzen mit 3,2-3,4 eV angegeben [Lüth (1995), Ellmer (2001), Pearton et al. (2005)]
und birgt daher eine gewisse Unsicherheit. Desweiteren gelten die angenommenen, effektiven
Massen für undotiertes ZnO. In Young et al. (2000) wird jedoch gezeigt, dass die effektive
Masse der Elektronen im Valenzband von der Ladungsträgerkonzentration abhängt und bis auf
m ∗ e ≈ 0,5me bei einer Ladungsträgerkonzentration von etwa 5 · 10 20 cm −3 ansteigt. Vermutlich
gilt ähnliches auch für die effektive Masse der Löcher m ∗ h . Eine weitere Ursache für die zu geringe,
berechnete Ladungsträgerkonzentration ist die Verkleinerung der elektronischen Bandlücke
bei hoher Dotierung [Sernelius et al. (1988)]. In der Berechnung bleibt die Bandlücken-
Verkleinerung unberücksichtigt, so dass EBM unterschätzt wird. Der experimentelle Fehler der
optischen Bandkantenbestimmung (ca. ± 0,02 eV) fällt im Vergleich zu den physikalischen Ursachen
recht klein aus.
Genauere Methoden der Bestimmung der Ladungsträgerkonzentration aus den optischen Eigenschaften
beziehen die Verkleinerung der optischen Bandlücke mit ein [Sernelius et al. (1988)]
oder beruhen auf der Auswertung der Plasmawellenlänge nach dem Drudemodell bzw. auf der