Untersuchung des reaktiven Sputterprozesses zur Herstellung von ...

102 5. Einfluss der Depositionsbedingungen auf die ZnO:Al-Schicht-Eigenschaften
(a) Spezifischer Widerstand ρ (b) Ladungsträgerkonzentration n (durchgezogene Linie,
geschlossene Symbole) und Ladungsträgerbeweglichkeit µ
(gestrichelte Linie, offene Symbole)
Abbildung 5.6: Elektrische Eigenschaften als Funktion des Depositionsdruckes für die Substrattemperaturen
200 ◦ C (Quadrate), 240 ◦ C (Dreiecke) und 260 ◦ C (Kreise). Die Schichten wurden von Targets mit einem Aluminiumgehalt
von 2,4 at% gesputtert. Die eingezeichneten Linien dienen zur Führung des Lesers.
ausgewählt, die in der Arbeitspunktserie den minimalen spezifischen Widerstand bei gleichzeitig
hoher Transparenz aufwiesen. Im unteren bis mittleren Druckbereich (0,1-1 Pa) zeigt sich
ein leichter Abfall des spezifischen Widerstandes ρ mit steigendem Depositionsdruck. Oberhalb
von 2 Pa wurde ein deutlicher Anstieg von ρ beobachtet. Im Minimum erreicht der spezifische
Widerstand einen Wert von ca. 2,5 · 10 −4 Ωcm. Die Ladungsträgerkonzentration zeigt ein Maximum
von fast 1 ·10 21 cm −3 ebenfalls um 1 Pa und fällt sowohl zu kleinen als auch zu großen
Drücken auf jeweils ungefähr 6 · 10 20 cm −3 ab. Im unteren Druckbereich ist die Beweglichkeit
mit µ = 25–30 cm 2 /Vs nahezu konstant und fällt oberhalb von 2 Pa bis auf µ ≈ 15 cm 2 /Vs ab.
Bei Erhöhung der Substrattemperatur kann der Druckbereich, in dem gute elektrische Eigenschaften
erreicht werden, zu hohen Drücken ausgedehnt werden. Der kritische Grenzdruck
verschiebt sich von 2 Pa bei TS = 200 ◦ C auf 4 Pa bei TS = 260 ◦ C. Eine höhere Prozesstemperatur
steigert außerdem die maximal erreichbare Beweglichkeit für diese Serien von 26 cm 2 /Vs
auf 33 cm 2 /Vs ohne einen Einfluss auf die Ladungsträgerkonzentration zu zeigen. Die höhere
Temperatur resultiert für die meisten ZnO:Al-Schichten in einem niedrigeren spezifischen Widerstand.
Eine weitere Erhöhung der Substrattemperatur auf 280 ◦ C führt dagegen wieder zu
einer Erhöhung des Widerstandes (siehe Abb. 4.14).