ISBN 9783843918640

978-3-8439-1864-0, Reihe Ingenieurwissenschaften

Stefan Schäfer
Anordnung und Ausrichtung von Zinkoxid-Nanostäbchen zu dünnen Schichten für elektronische Bauelemente

158 Seiten, Dissertation Universität Erlangen-Nürnberg (2014), Softcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

Die Hauptziele der vorliegenden Arbeit waren die Optimierung der Stabilität von ZnO-Nanostäbchen-Dispersionen und die großflächige Herstellung dicht gepackter Schichten mittels Lösemittelverdampfung. Die Dispersionen aus ZnO-Nanostäbchen wurden in Ethanol mit dem Stabilisator Trioxadecansäure (TODS) hinsichtlich der Stabilität gegen Agglomeration optimiert. Dabei konnte eine Langzeitstabilität von mehr als 3 Monaten bestätigt werden. Die Feststoffkonzentration der Dispersionen wurde zwischen 0,7 Gew.-% und 60 Gew.-% variiert, wobei alle Dispersionen unabhängig vom Feststoffgehalt eine hohe Stabilität gegenüber Agglomeraten zeigen. Mittels Tropfenabscheidung werden großflächig dicht gepackte Schichten im cm²-Bereich erreicht. Die Oberfläche und die Querschnitte der Schichten wurden über die gekreuzte Polarisationsmikroskopie und die Rasterelektronenmikroskopie (REM) charakterisiert. Es konnten dabei geordnete Stäbchenstrukturen nachgewiesen werden, die eine strukturelle Ähnlichkeit zu flüssigkristallinen Verbindungen mit nematischer und smektischer Anordnung zeigen. Die Schichtbildung wurde unter verschiedenen Atmosphären und Temperaturen untersucht. Bei der Trocknung in einer Umgebung geringer relativer Luftfeuchte (rF < 20 %) wird eine Anordnung der Stäbchen parallel zur Substratoberfläche beobachtet und bei hoher Luftfeuchte (rF < 40%) senkrecht zur Substratoberfläche. Die Schichten zeigen im sichtbaren Wellenbereich ab 500 nm eine Transparenz mit einer 2%igen Abweichung vom Glassubstrat. Dabei konnten Ladungsträgerbeweglichkeiten bis zu µ_sat=1,8 cm²/Vs und µ_lin=2,3 cm²/Vs gemessen werden.