Elektronische und strukturelle Untersuchung thermoelektrischer Hochtemperaturoxide

Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wird die Herstellung funktionaler Dünnschichtsysteme auf Basis thermoelektrischer Oxide mittels gepulster Laserablation beschrieben. Aufgrund der Tatsache, dass moderne thermoelektrische Generatoren aus n- und p-leitenden Materialpaaren bestehen, wird versucht, beide Klassen zu berücksichtigen. Aus diesem Grund sind sowohl Untersuchungen an dem potentiell vielversprechendsten n-typ Oxid SrTi1-xNbxO3, als auch an dem p-typ Oxid Ca3Co4O9 vorgenommen worden. Als Substratmaterialien kamen für Ca3Co4O9 Siliziumwafer mit Deckschichten aus Yttrium-stabilisiertem Zirkonoxid und Iridium zum Einsatz. SrTi1-xNbxO3-Filme wurden sowohl auf SrTiO3 als auch auf Ir/SrTiO3 gewachsen. Zusätzlich wurde das Wachstum Niob-dotierter Strontiumtitanat-Schichten mithilfe eines eigens konzipierten RHEED-Systems in-situ charakterisiert. Für die effiziente Nutzung thermoelektrischer Dünnschichten muss zwingend der Powerfactor erhöht werden. Es wird in dieser Arbeit aufgezeigt, dass in-plane epitaktisches Wachstum von Ca3Co4O9 zu niedrigeren elektrischen Widerständen bei mindestens gleichbleibenden Seebeck-Koeffizienten führt. Es wird ferner ein Modell für das Wachstum des Oxids Ca3Co4O9 auf zwei unterschiedlichen Substratmaterialien vorgestellt und erläutert