Flüssigphasenprozessierung von Silicium-Dünnfilmen und elektronischen Bauelementen basierend auf Polysilan-Präkursoren

• Antragsteller: Professor Dr. Lothar Frey (†); Professor Dr. Edwin Kroke
• Fachliche Zuordnung: Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik ; Festkörper- und Oberflächenchemie, Materialsynthese
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 242694146

Im beantragten Vorhaben wird die Abscheidung von Silicium-Dünnfimen aus gelösten und formulierten Polysilan-Präkursoren für den Einsatz in elektronischen Bauelementen untersucht.Gegenüber anderen anorganischen Materialsystemen aus der Flüssigphase verspricht die Herstellung von Silicium-Dünnfilmen Vorteile hinsichtlich fundamentaler Materialeigenschaften (Beweglichkeiten, Lebensdauern), Stabilität und Zuverlässigkeit sowie der Beeinflussbarkeit von Materialparametern (z.B. Dotierung).Die wissenschaftliche Herausforderung des Vorhabens besteht in signifikanten Verbesserungen in- der Reproduzierbarkeit und Ausbeute bei der Synthese von Cyclosilan- und Polysilan-Lösungen für Aufschleuder, Sprüh- oder Druckverfahren,- der Funktionalität der Silanmoleküle. Konkret sollen bisher nicht demonstrierte, multifunktionale Silanmoleküle mit dotierender oder kristallisationsunterstützender Funktion synthetisiert und angewandt werden und- der Umsetzung der abgeschiedenen Präkursorfilme zu amorphen, nano- oder polykristallinen Siliciumfilmen unter den Anforderungen der gedruckten Elektronik, speziell> durch die Untersuchung thermischer und photonischer Ausheilverfahren mit deutlich verringertem Energieeintrag in das Substrat für den Einsatz auf technischen Gläsern oder Plastikfolien, sowie> durch den Transfer von Techniken zur metallinduzierten Kristallisation amorpher Siliciumfilme auf die Zielssteme. Hierbei werden die nachträgliche, metallinduzierte Kristallisation Polysilan-basierter amorpherSiliciumschichten sowie Möglichkeiten zur Einbringung der katalytisch aktiven Spezies bei Molekülsynthese oder Tinten-Formulierung untersucht.Die Anwendbarkeit der Siliciumdünnfilme wird anhand ausgewählter uni- und bipolarer elektronischer Bauelemente, d.h.konkret an den Beispielen Dünnfilmtransistor und Solarzelle demonstriert. Im Vordergrund steht die Optimierung der elektrischen Eigenschaften der Dünnfilme (Defekte, Ladungstransport, Dotierbarkeit) im Hinblick auf die Zielbauelemente.Die interdisziplinäre Aufgabenstellung wird von zwei Antragstellern mit ausgewiesenen Kompetenzen in den Bereichen Siliciumchemie (TU BA Freiberg) und Bauelemente- und Prozesstechnik (FAU Erlangen) in engerKooperation bearbeitet.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Beteiligte Personen: Privatdozent Dr. Uwe Böhme; Dr.-Ing. Michael Jank