Entwicklung und Charakterisierung eines reaktiven Sputterprozesses zur Herstellung von Niobverbindungen

Abstract

Niobverbindungen werden aufgrund ihrer vielseitigen elektrischen, chemischen und mechanischen Eigenschaften in einem breiten Spektrum technologischer Anwendungen, darunter Photovoltaikmodule, Memristoren, Dielektrika in Kondensatoren oder photochromatischen Systemen eingesetzt. Besonders für die Halbleitertechnologie ist der Einsatz von Dünnschichten aus Niobverbindungen interessant, da sie, insbesondere in Abhängigkeit von der Stöchiometrie, sowohl isolierendes, halbleitendes, leitendes oder supraleitendes elektrisches Verhalten aufweisen. Um den Anforderungen dieser unterschiedlichen Anwendungsbereiche gerecht zu werden, bedarf es individueller Prozesse zur präzisen und reproduzierbaren Herstellung der Niobverbindungen. Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung eines reaktiven Sputterprozesses zur Abscheidung von Niobverbindungen unter hoher Prozesstabilität und mit reproduzierbaren Eigenschaften. Ein besonderer Fokus liegt dabei auf der kontrollierten Herstellung von definierten Stöchiometrien. Auf Basis der bereits gewonnenen Erkenntnisse bei der Herstellung von Nioboxiden aus den Versuchen im Rahmen der Bachelorarbeit „Entwicklung und Charakterisierung eines reaktiven Sputterprozesses zur Herstellung von Nioboxid-Dünnschichten“von Polina Kolesnik [1], bei denen eine stabile Abscheidung von hohen Stöchiometrien aufgrund von Aufladungseffekten auf der Targetoberfläche nicht möglich war, sollen unter Verwendung einer modernen DC-Plasmaquelle mit Pulser, welcher durch wiederholte Spannungsumkehr am Target die Aufladung verhindert, gezielt höhere Stöchiometrien produziert werden, ohne dass Aufladungseffekte auf der Targetoberfläche zu einem instabilen Plasma und einer Vergiftung des Targets führen.

[1] Polina Kolesnik. Entwicklung und Charakterisierung eines reaktiven Sputterprozesses zur Herstellung von Nioboxid-Dünnschichten. Bachelorarbeit, Technische Universität Dortmund, 2025.