Titelaufnahme

Titel
Synthese und Charakterisierung von In2O3 Nanowires / von Florian Smecka
VerfasserSmecka, Florian
Begutachter / BegutachterinBertagnolli, Emmerich
Erschienen2010
Umfang82 Bl. : Ill., graph. Darst.
HochschulschriftWien, Techn. Univ., Dipl.-Arb., 2010
Anmerkung
Zsfassung in engl. Sprache
SpracheDeutsch
DokumenttypDiplomarbeit
Schlagwörter (DE)NW / In2[In tief 2]O3[O tief 3] Nanowires / VLS / NW-Wachstum / In2[In tief 2]O3[O tief 3] MOSFET / Sensoreigenschaften von In2[In tief 2]O3[O tief 3] Nanowires
Schlagwörter (EN)NW / In2[In tief 2]O3[O tief 3] Nanowires / VLS / NW Growth / In2[In tief 2]O3[O tief 3] MOSFET / sensor properties of In2[In tief 2]O3[O tief 3] Nanowires
URNurn:nbn:at:at-ubtuw:1-45042 Persistent Identifier (URN)
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Synthese und Charakterisierung von In2O3 Nanowires [3.89 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

Als Nanowires (NWs) bezeichnet man quasi eindimensionale, kristalline Strukturen mit einem Durchmesser von unter 100nm und einer Länge von typischerweise mehreren Mikrometern. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Synthese von In2O3-NWs und deren anschließender Charakterisierung. Der Einfluss von Temperatur, Substrat und Precursor auf das NW-Wachstum wird untersucht. Anschließend werden Morphologie und elektrische Transporteigenschaften der NWs charakterisiert.

Die Synthese erfolgt mittels des sogenannten Vapor-Liquid-Solid-(VLS)-Verfahrens. Die Wachstumsversuche werden in einem 3-Zonen-Röhrenofen mit einer evakuierten Quarzglaseprouvette durchgeführt. Indium und Indiumantimonid dienten als Precursor. Als Substrate dienen Silizium- und Saphirwaferstücke und Gold wird als Katalysator verwendet. Es kann gezeigt werden, dass das NW-Wachstum vom verwendeten Substrat und besonders von der Temperatur abhängt. Die einkristalline kubische Kristallstruktur, die Gitterkonstante mit 0,504nm und die Wachstumsrichtung in [100] werden mit Hilfe des TEMs bestimmt. Die folgenden Raman- und XRD-Messungen bestätigen eindeutig das kubische Kristallgitter der In2O3-NWs.

Auf Saphir gelingt es bei einer Probentemperatur von 540C epitaktische In2O3-NWs zu synthetisieren. Kathodolumineszenzmessungen zeigen, dass die NWs durch Anregung mit dem Elektronenstrahl leuchten. Die größte Intensität der Photolumineszenz wird bei 322nm gemessen. Ein Wert, der gut mit der Energielücke von makroskopischem In2O3 übereinstimmt.

Um einzelne In2O3-NWs elektrisch charakterisieren zu können, werden die NWs mit Elektronenstrahllithographie, Besputtern mit Metall und abschließendem "Lift Off" Prozess kontaktiert. Einzelne In2O3-NWs werden in einen "back gated"-MOSFET integriert und vermessen. Die Sensoreigenschaften der In2O3-NWs unter dem Einfluss verschiedener Atmosphären werden abschließend untersucht.

Zusammenfassung (Englisch)

Nanowires (NWs) are quasi one-dimensional structures with a diameter less than 100nm and a length of typically several micrometers.

This thesis describes the synthesis of In2O3-NWs and the subsequent characterization thereof. In particular, the growth conditions of In2O3-NWs are analyzed on different substrates and at different temperatures. Subsequently the resulting NWs are characterized using various methods.

The growth of the NWs is accomplished by the vapor-liquid-solid process.

The growth experiments are performed in a hot wall furnace with an evacuated quartz glass tube. In this tube the source material, In and InSb, is vaporized. The NWs grow on pieces of silicon and sapphire wafers coated with Au as catalyst.

TEM analysis of the wires shows a mostly single crystalline structure of the NW. Moreover, a lattice constant of 0.504nm and [100] as growth direction is determined. TEM, XRD and Raman measurements shows the cubic structure of the In2O3-NWs.

Furthermore, epitaxially growing In2O3-NWs can be synthesized on a sapphire substrate. Cathodo luminescence measurements show that the NWs emit light after excitation with an electron beam. In addition, the determined photoluminescence signal of the In2O3-NWs with a maximal peak at 322nm correlates well with the band gap of macroscopic In2O3.

With electron beam lithography, sputtered metal and the lift off process allow to contact single NWs. Single In2O3-NWs are integrated into a back gated MOSFET and characterized. Finally, the sensor properties of In2O3-NWs are measured under the influence of different atmospheres.