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Oxidische Materialien: ZnO Bruno K. Meyer, Thorsten Krämer, Angelika Polity, Changzhong Wang, Yunbin He I. Physikalisches Institut Justus-Liebig-Universität.

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Präsentation zum Thema: "Oxidische Materialien: ZnO Bruno K. Meyer, Thorsten Krämer, Angelika Polity, Changzhong Wang, Yunbin He I. Physikalisches Institut Justus-Liebig-Universität."—  Präsentation transkript:

1 Oxidische Materialien: ZnO Bruno K. Meyer, Thorsten Krämer, Angelika Polity, Changzhong Wang, Yunbin He I. Physikalisches Institut Justus-Liebig-Universität Gießen Rauischholzhausen, I.Physikalisches Institut Justus-Liebig-Universität Gießen

2 I.Physikalisches Institut Justus-Liebig-Universität Gießen Optics: Nano-wire Lasers Spintronics: ZnO:Mn, ZnO:V Opto-Electronic: P-type doping Dietl et al., Science 287 (2000), 1019 V-doped ZnO: T c ~ 350 K 1997: Minegishi et al, Jpn. J. Appl. Phys. 36, L1453 CVD, N – doping n h ~ cm -3 ZnO: Recent activities

3 I.Physikalisches Institut Justus-Liebig-Universität Gießen

4 I.Physikalisches Institut Justus-Liebig-Universität Gießen Optics: Nano-wire Lasers Spintronics: ZnO:Mn, ZnO:V Opto-Electronic: P-type doping Dietl et al., Science 287 (2000), 1019 V-doped ZnO: T c ~ 350 K 1997: Minegishi et al, Jpn. J. Appl. Phys. 36, L1453 CVD, N – doping n h ~ cm -3 ZnO: Recent activities

5 I.Physikalisches Institut Justus-Liebig-Universität Gießen Architekturglas Flachbildschirme Solarzellen Alternativen zu ZnO:Al ? Transparent conducting oxides (TCO)

6 I.Physikalisches Institut Justus-Liebig-Universität Gießen Anionen-Substitution: ZnO 1-x S x Yoo, et al., APL 81, 3798 (2002) PLD : x < 0.14 Ternäre Legierungen: Zn 1-x Mg x O Zn 1-x Cd x O Barrierenschichten für Quantengrabenstrukturen UV – blockierende Beschichtungen solar blind Detektoren Bandlücken, Struktur, etc ? ZnO und ternäre Mischverbindungen

7 I.Physikalisches Institut Justus-Liebig-Universität Gießen RF-Sputtern mit einem ZnS-Keramiktarget – Sputterleistung 300 W – Substrattemperatur ca. 200°C – Arbeitsgas Argon mit einem Fluß von 5 sccm – Sauerstoffflüsse von 0 sccm bis 5 sccm – Arbeitsdruck um 20 mTorr (~2,7 Pa) – Floatglas und (002)-orientierter Saphir als Substratmaterial – Schichtdicken von 150 bis 300 nm Herstellung von ZnO 1-x S x -Schichten

8 I.Physikalisches Institut Justus-Liebig-Universität Gießen Alle Schichten über den ganzen Kompo- sitionsbereich kristallisieren in der hexa- gonalen Wurzitstruktur. Sie wachsen c-Achsen orientiert mit der (002)-Ebene parallel zur Substratoberfläche. Die Lage des (002)-Peaks verschiebt sich mit der Komposition von 28,5° für ZnS nach 34,4° für ZnO. Kristallstrukturbestimmung mit XRD

9 I.Physikalisches Institut Justus-Liebig-Universität Gießen Kompositionsbestimmung mit XPS

10 I.Physikalisches Institut Justus-Liebig-Universität Gießen Der c-Gitterparameter interpoliert gemäß Vegards Gesetz linear mit der Komposition zwischen den binären Endpunkten ZnO und ZnS. Komposition und Gitterkonstante

11 I.Physikalisches Institut Justus-Liebig-Universität Gießen Abschätzung der Bandlückenenergie Die Transmissionsspektren der ZnOS- Proben zeigen eine Änderung der Band- lückenenergie in Abhängigkeit von der Zusammensetzung Transmission und Absorption

12 I.Physikalisches Institut Justus-Liebig-Universität Gießen ZnO ZnS. Die Größe der Bandlücke von ZnO 1-x S x läßt sich in Abhängigkeit vom Schwefelgehalt x durch E ZnOS (x) = x E ZnS + (1-x) E ZnO - b (1-x)x mit b=3,0 eV beschreiben. Komposition und Bandgapbowing Patent DE A1

13 I.Physikalisches Institut Justus-Liebig-Universität Gießen Elektrische Eigenschaften

14 I.Physikalisches Institut Justus-Liebig-Universität Gießen Vergleich von ZnOS und ZnOSe


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