DC Magnetron Sputter Deposition of Molybdenum Oxide Thin Films from Metallic Mo and Ceramic MoOx Targets: Synthesis, Structure and Property Relations

Publikationen: Thesis / StudienabschlussarbeitDissertationForschung

Abstract

Oxidbasierte Dünnschichtmaterialien werden aufgrund ihrer einzigartigen optischen, elektrischen und chemischen Eigenschaften in vielen industriellen Bereichen eingesetzt; von Verschleißschutzschichten über Diffusionsbarrieren bis hin zu dünnen Schichten in optoelektronischen Anwendungen. Die Materialeigenschaften können durch gezieltes Einstellen der Stöchiometrie an die gewünschten Anwendungseigenschaften angepasst werden. In der vorliegenden Arbeit wurden die Struktur-Eigenschafts-Beziehungen in Korrelation zu den Schichtherstellungsparametern in der Gleichstrom-Magnetronkathodenzerstäubung untersucht. Als Ausgangsbasis wurden Molybdänoxidschichten reaktiv in variierender Sauerstoff/Argon-Atmosphäre in einer Laborbeschichtungsanlage (ausgestattet mit runden planaren Mo-Targets) sowie einer industriellen Beschichtungsanlage (ausgestattet mit einem zylindrischen Mo-Target) abgeschieden. Es zeigte sich, dass anhand des eingestellten Sauerstoffpartialdrucks während des Beschichtungsvorgangs die Schichteigenschaften von dunkel und elektrisch leitend bis transparent und elektrisch isolierend reichten. Andererseits wurden Molybdänoxidschichten in einem alternativen Herstellungsprozess von keramischen Molybdänoxidtargets mit unterschiedlichen chemischen Zusammensetzungen (in dieser Arbeit pulvermetallurgisch hergestellt) in einem nichtreaktiven Gleichstrom-Magnetronkathodenzerstäubungsprozess abgeschieden. Diese Schichten weisen als Halbleiter ein hohes optisches Absorptionsvermögen und eine geringe Reflektivität auf. Alle abgeschiedenen Schichten sind, abhängig von ihren Herstellparametern, von mehreren Oxidationsstufen dominiert; Mo4+ (MoO2), einer Zwischenstufe Mo5+, und Mo6+ (MoO3). Im Allgemeinen konnte gezeigt werden, dass reaktiv abgeschiedene Molybdänoxidschichten erfolgreich vom Labormaßstab auf den Industriemaßstab übertragbar sind und dass ihre Eigenschaften über den Sauerstoffpartialdruck bzw. die Stöchiometrie eingestellt werden können. Weiters stellt die Verwendung von keramischen Molybdänoxidtargets statt metallischen Mo-Targets im Gleichstrom-Magnetronkathodenzerstäubungsprozess eine effiziente, zuverlässige und vielversprechende Alternative dar, die einen potentiellen Einsatz solcher Schichten in einem weiten Gebiet der optischen und elektrischen Anwendungen ermöglicht.

Details

Titel in ÜbersetzungMolybdänoxidschichten abgeschieden von metallischen Mo und keramischen MoOx Targets: Abscheidungsprozesse, Strukturen und Eigenschaften
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDr.mont.
Betreuer/-in / Berater/-in
StatusVeröffentlicht - 2016