Untersuchung des reaktiven Sputterprozesses zur Herstellung von ...

4.4. Einfluss des Aluminiumgehaltes auf die ZnO:Al-Schicht-Eigenschaften 77
Abbildung 4.10: Aluminiumkonzentration CAl in den ZnO:Al-Schichten als Funktion des Depositionsdruckes
pDep .
te) in den ZnO:Al-Schichten als Funktion der PEM-Intensität. Die gepunktete und die durchgezogene
Linie dienen als Führungslinien. Die ZnO:Al-Schichten dieser Arbeitspunktserie wurden
vom Target mit 1,2 at% Aluminium (gestrichelte Linie) bei einem Depositionsdruck von 0,9 Pa
und einer Substrattemperatur von 300 ◦ C gesputtert. Die Ladungsträgerkonzentration nimmt mit
der PEM-Intensität linear zu. Die Aluminiumkonzentration ist dagegen im stark oxidischen Bereich
der Arbeitspunkte identisch mit CAl des Targets und zeigt erst für Arbeitspunkte nahe dem
metallischen Modus einen deutlichen Anstieg. Die Skalierung ist für CAl und n gleich gewählt.
Dies macht deutlich, dass die Ladungsträgerkonzentration für alle Arbeitspunkte deutlich niedriger
als CAl ist. Nicht alle Dotieratome werden elektronisch aktiv in das Zinkoxidgitter eingebaut
und erzeugen einen Ladungsträger, sondern befinden sich z.B. als Aluminiumoxidausscheidungen
an Korngrenzen und tragen nicht zur Ladungsträgergeneration bei.
Bei einigen ZnO:Al-Schichten wurden deutliche Schwankungen des Alumniumgehaltes im
Schichtdickenprofil festgestellt. Abb. 4.12 zeigt CAl der Schichten der Arbeitspunktserie aus dem
vorigen Abschnitt als Funktion der Sputterzeit währen der SIMS-Analyse. Unter der Annahme
einer konstanten Sputterrate ist die Sputterzeit proportional zur Tiefe der gemessenen Position
innerhalb der Schicht. Der Nullpunkt auf der x-Achse entspricht der Schichtoberfläche, der Endpunkt
einer jeden Messung entspricht der Grenzfläche zum Substrat, also dem Startpunkt des
Schichtwachstums. Allen Schichten ist der zur Oberfläche hin zunehmende Aluminiumgehalt
gemeinsam. Auffällig sind das Auftreten und die unterschiedlichen Amplituden der Oszillatio-