Dresden 2003 – wissenschaftliches Programm

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HL: Halbleiterphysik

HL 14: Poster I

HL 14.60: Poster

Montag, 24. März 2003, 17:00–19:30, HSZ/P2

Wasserstoffdiffusion in amorphen Si-B-C-N-Keramiken — •W. Gruber¹, H. Schmidt¹, G. Borchardt¹, A. Müller² und J. Bill² — ¹AG Thermochemie und Mikrokinetik, FB Physik, Metallurgie und Werkstoffwissenschaften, TU Clausthal — ²Inst. f. Anorganische Materialien, U Stuttgart

Amorphe Materialien des Systems Si-B-C-N sind für Anwendungen im Bereich hochtemperaturstabiler Keramikwerkstoffe und als Halbleiter mit hoher Bandlücke im Gespräch. Amorphe Keramiken mit der Zusammensetzung Si₃BC_4,3N₂ lassen sich durch die Pyrolyse organischer Polymere bei 1400 ^oC herstellen. Aufgrund dieses Herstellungsprozesses sind noch ca. 6 At.% Wasserstoff in der Keramik enthalten. Durch Glühen in Stickstoff bei 1500 ^oC bis 1600 ^oC sinkt der Wasserstoffgehalt auf weniger als 1 At.%, bei 1750^oC setzt die Kristallisation ein. Um den Einfluss des Wasserstoffs auf die Stabilität des amorphen Netzwerks und auf die optoelektronischen Eigenschaften zu klären (Passivierung unabgesättigter Bindungen), ist es nötig, das Diffusionsverhalten zu untersuchen. Deshalb wurden die Diffusionskoeffizienten des Wasserstoffs im Temperaturbereich von 700 ^oC bis 1100 ^oC für die amorphe Phase gemessen. Als Tracer diente Deuterium, das durch Gasaustausch in die Proben eingebracht wurde. Die Tiefenprofilanalyse erfolgte mit Sekundärionen-Massenspektrometrie (SIMS). Die Diffusionskoeffizienten zeigen ein Arrheniusverhalten mit einer Aktivierungsenergie von 2 eV und einem präexponentiellen Faktor D₀ = 10⁻⁸ m²/s. Die Ergebnisse werden im Rahmen eines reaktionslimitierten Diffusionsmechanismus interpretiert.