Strukturierung von großflächig abgeschiedenen Übergangsmetall-Dichalkogenid Filmen für den Einsatz in der 2D-Elektronik

Abstract:
Anders als beim bekanntesten Vertreter der 2D-Materialien, dem Graphen, besitzen Molybdändisulfid und Wolframdisulfid eine Bandlücke, die über die Schichtdicke einstellbar ist. Weitere besondere Eigenschaften wie eine hohe Transparenz, mechanische Flexibilität und hohe Ladungsträgerbeweglichkeiten machen diese Materialien interessant für die Integration von 2D-Materialien als funktionale Nanoschichten in der Mikroelektronik und Mikrosensorik der Zukunft. Bis zu industriellen Fertigung solcher 2D Mikrosysteme sind u.a. noch zwei zentrale technologische Herausforderungen zu meistern. Zum einen die großflächige Deposition hochkonformer, kristalliner Schichten und andererseits ein schädigungsarme, monolagengenau Strukturierung der Filme. Im Rahmen dieser Arbeit werden fortgeschrittene stickstoffkoordinierte Molybdän- und Wolframpräkursoren synthetisiert und mittels der chemischen Gasphasenabscheidung wurden großflächig bei milden Prozesstemperaturen (T = 600 °C - 800 °C) MoS2 und WS2 abgeschieden. Zur Strukturierung der Filme wurde im Rahmen dieser Arbeit a) ein reaktives Ionenätzverfahren im CF4 Plasma und b) ein selbstlimitierendes layer-by-layer Verfahren untersucht. Beim layer-by-layer Verfahren wird über ein Sauerstoffplasma die oberste Schicht des MoS2 bzw. WS2 oxidiert und in einem zweiten Schritt das entstandene MoOx mithilfe von Salzsäure (HCl) entfernt.