Herstellung und Charakterisierung von transparenten elektrisch leitfähigen TiO2:Nb-Dünnschichten durch Gleichstrom- und Puls-Magnetron-Sputtern

Die vorliegende Dissertation befasst sich mit der Abscheidung von neuartigen transparenten leitfähigen Niob-dotierten Titanoxidschichten (TiO2:Nb) auf großen Flächen durch Magnetron-Sputtern. Schwerpunkt der Arbeit war die Untersuchung der optischen und elektrischen Eigenschaften von TiO2:Nb sowie der Struktur in Abhängigkeit von den Bedingungen bei der Schichtabscheidung und einer anschließenden thermischen Behandlung. Durch Gleichstrom- und Puls-Magnetron-Sputtern von oxidischen Targets und einer anschließenden thermischen Behandlung bei 450\'0eC im Hochvakuum wurden auf eine Fläche von (300 x 300) mm2 transparente leitfähige TiO2:Nb-Schichten mit einem spezifischen elektrischen Widerstand im Bereich (7 ... 9) x 10??4 cm und einem Extinktionskoeffizienten bei 550 nm von 0,02 abgeschieden. Die Eigenschaften der Schichten sind stark abhängig von ihrem Gefüge. TiO2:Nb in der Anatas-Modifikation zeigt gute elektrische Leitfähigkeit. Freie Ladungsträger werden durch fünfwertige Nb-Ionen erzeugt, die sich auf einem regulären Ti-Gitterplatz befinden. Die Ladungsträgerkonzentration steigt mit steigender Zahl der substituierten Ionen. Die Korngrenzen bestimmen und begrenzen die Beweglichkeit der Ladungsträger. Transparentes leitfähiges TiO2:Nb zeichnet sich durch einen hohen Brechungsindex von ca. 2,5 bei 550 nm aus und ist besonders chemisch beständig bis zu Temperaturen von 700\'0eC. Die Beschichtungen und ein Großteil der Untersuchungen wurden am Fraunhofer-Institut für Elektronenstrahl- und Plasmatechnik Dresden im Rahmen des Projektes Plaspro durchgeführt, welches von der Europäischen Union und dem Freistaat Sachsen gefördert wurde (Fördernummer 12896/2155)