Amorphe SiC:H-Schichten aus Precursoren: Precursorsynthese, Schichtherstellung und -charakterisierung

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Durch Wasserstoffeinbau stabilisierte amorphe SiC-Schichten (a-SiC:H) werden aufgrund ihrer interessanten optoelektronischen Eigenschaften in zunehmendem Maße in der Literatur beschrieben. Die Herstellung solcher Schichten geschieht bisher ausnahmslos über zeitaufwendige Abscheideprozesse aus der Gasphase. Hier soll ein innovativer Weg zur Schichtherstellung aus Precursorpolymeren und deren Pyrolyse erschlossen werden, der eine höhere Effektivität und gegebenenfalls auch ein anderes Eigenschaftsspektrum verspricht. Ziel ist die Synthese von Polymeren, die sich in reine SiC-Schichten mit Halbleiterqualitäten überführen lassen. Um die für die Pyrolyse vorteilhaften vernetzten Si-Strukturen in den Precursoren zu erhalten, sollen Si-Gerüste synthetisiert werden, die Vinylgruppen in den Seitenketten aufweisen. Die Reinheit der Produkte wird durch einen Polymeraufbau ohne Metallkondensation über heterogen katalysierte Disproportionierung von Chlordisilanen gewährleistet. Die resultierenden niedrigviskosen Polymere sollen mittels Spin-Coating als dünne Schichten auf unterschiedlichen Substraten abgeschieden und unter definierten Atmosphären soweit pyrolysiert werden, daß eine amorphe H-stabilisierte Netzwerkstruktur resultiert. Der Einfluß von Synthese- und Pyrolysebedingungen sowie vom Substrat auf Ordnungsgrad, Zusammensetzung und Eigenschaften der Schichten soll untersucht werden. Daher ist insbesondere vorgesehen, die im Forschungsverbund präparierten a-SiC:H-Schichten mit einer breiten Palette von Verfahren auf ihre halbleiterphysikalischen Eigenschaften hin zu untersuchen, um Korrelationen zu Präparationsparametern aufstellen zu können. Dabei wird besonderer Wert auf die Bestimmung der primären den amorphen Halbleiter charakterisierenden Größen gelegt. Realisiert werden soll dies durch temperaturabhängige Leitfähigkeit und Photoleitung (auch Hochfrequenzphotoleitung) in Verbindung mit Präzisionsmessungen optischer Absorption, später durch Hinzunahme von Thermokraftmessungen. Mit Elektronenspinresonanz in Verbindung mit Elektronen-Kern-Doppelresonanz wird die Konzentration von Si und C "dangling bonds" separat gemessen, was mit den elektrischen und optischen Parametern korreliert werden soll. Außerdem erhält man damit Aussagen über das mikroskopische atomare Gefüge der Schichten.