Zinkoxid-Halbleiterstrukturen: Wachstum und Sensor-Applikationen

Abstract

Ziel dieser Dissertation ist es, die sensorischen Eigenschaften von Zinkoxid-Halbleiterstrukturen, speziell gegenüber Schwefelwasserstoff, zu untersuchen, um die Eignung dieses Materialsystems für eine mögliche Anwendung als Sensor zur Atemgasanalyse zu bewerten. Um ein kostengünstiges und einfaches Sensorkonzept zu entwickeln, werden Zinkoxid-Nanodrähte in großer Stückzahl elektrisch kontaktiert und deren elektrischen Eigenschaften unter definierten Gasatmosphären untersucht. Neben detaillierten Sensorik-Experimenten steht das Zinkoxid-Kristallwachstum im Fokus dieser Arbeit. Mittels chemischer Gasphasenabscheidung werden Halbleiterstrukturen auf verschiedenen Substraten hergestellt. Um den Einfluss der Wachstumsparameter auf die Materialeigenschaften zu untersuchen, werden die hergestellten Proben mittels Photolumineszenz-Spektroskopie, Kathodolumineszenz-Spektroskopie, Rasterelektronen- und Rasterkraftmikroskopie, sowie hochaufgelöster Röntgendiffraktometrie charakterisiert. Insbesondere das zur Herstellung von Zinkdampf verwendete Reduktionsmittel spielt eine entscheidende Rolle im Wachstumsprozess. Im Rahmen dieser Arbeit wird mit Methan ein für diese Art des Zinkoxid-Wachstums neuartiges Reduktionsmittel verwendet und dessen Wirkung ausführlich untersucht. Neben Nanodrähten können mit dem verwendeten Wachstumsverfahren kristalline Zinkoxid-Schichten auf Fremdsubstraten hergestellt werden.