Atomic layer deposition of Al2O3 onto Sn-doped In2O3: Absence of self-limited adsorption during initial growth by oxygen diffusion from the substrate and band offset modification by fermi level pinning in Al2O3

Chemistry of Materials

Volumn 24, Issue 23, 2012, Pages 4503-4510

  Bayer, Thorsten J M ^a   Wachau, André ^a   Fuchs, Anne ^a   Deuermeier, Jonas ^b   Klein, Andreas ^a  

^a DARMSTADT UNIVERSITY OF TECHNOLOGY   (Germany)

^b DEPARTAMENTO DE CIÊNCIA DOS MATERIAIS   (Portugal)

Author keywords

AL2O3; atomic layer deposition; band alignment; hydrogen impurity; indium tin oxide; initial growth; interface properties

Indexed keywords

BAND ALIGNMENTS; BAND OFFSETS; ENERGY-BAND ALIGNMENT; FERMI LEVEL PINNING; GROWTH PER CYCLE; HYDROGEN IMPURITY; INDIUM TIN OXIDE; INTERFACE PROPERTY; METAL PRECURSOR; MONOLAYER ADSORPTION; OXYGEN DIFFUSION; SN-DOPED;

ADSORPTION; ALIGNMENT; ALUMINUM; FERMI LEVEL; FILM GROWTH; FILM PREPARATION; HYDROGEN; MONOLAYERS; PHOTOELECTRONS; SUBSTRATES; TIN; TIN OXIDES; X RAY PHOTOELECTRON SPECTROSCOPY;

ATOMIC LAYER DEPOSITION;

EID: 84870908726     PISSN: 08974756     EISSN: 15205002     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/cm301732t     Document Type: Article

References (70)

1. Puurunen, R. L. J. Appl. Phys. 2005, 97, 121301
2. Higashi, G. S.; Fleming, C. G. Appl. Phys. Lett. 1989, 55, 1963-1965
3. Jakschik, S.; Schroeder, U.; Hecht, T.; Krueger, D.; Dollinger, G.; Bergmaier, A.; Luhmann, C.; Bartha, J. W. Appl. Surf. Sci. 2003, 211, 352-359
4. Soto, C.; Wu, R.; Bennett, D. W.; Tysoe, W. T. Chem. Mater. 1994, 6, 1705-1711
5. Tallarida, M.; Kukli, K.; Michling, M.; Ritala, M.; Leskelä, M.; Schmeisser, D. Chem. Mater. 2011, 23, 3159-3168
6. Ott, A. W.; Klaus, J. W.; Johnson, J. M.; George, S. M. Thin Solid Films 1997, 292, 135-144
7. Puurunen, R. L. Appl. Surf. Sci. 2005, 245, 6-10
8. Puurunen, R. L.; Vandervorst, W. J. Appl. Phys. 2004, 96, 7686-7695
9. Kim, S. K.; Choi, G. J.; Kim, J. H.; Hwang, C. S. Chem. Mater. 2008, 20, 3723-3727
10. Delabie, A. J. Appl. Phys. 2005, 97, 064104
11. Won, S. J.; Suh, S.; Lee, S. W.; Choi, G. J.; Hwang, C. S.; Kim, H. J. Electrochem. Solid State Lett. 2010, 13, G13-G16
12. Lee, S. W.; Han, J. H.; Han, S.; Lee, W.; Jang, J. H.; Seo, M.; Kim, S. K.; Dussarrat, C.; Gatineau, J.; Min, Y.-S.; Hwang, C. S. Chem. Mater. 2011, 23, 2227-2236
13. Popovici, M.; Elshocht, S. V.; Menou, N.; Swerts, J.; Pierreux, D.; Delabie, A.; Brijs, B.; Conard, T.; Opsomer, K.; Maes, J. W.; Wouters, D. J.; Kittl, J. A. J. Electrochem. Soc. 2010, 157, G1-G6
14. Handbook of Transparent Conductors; Ginley, D. S.; Hosono, H.; Paine, D. C., Eds.; Springer: New York, 2010.
15. Klein, A.; Körber, C.; Wachau, A.; Säuberlich, F.; Gassenbauer, Y.; Harvey, S. P.; Proffit, D. E.; Mason, T. O. Materials 2010, 3, 4892-4914
16. Kamiya, T.; Nomura, K.; Hosono, H. Sci. Technol. Adv. Mater. 2010, 11, 044305
17. Fortunato, E.; Barquinha, P.; Martins, R. Adv. Mater. 2012, 24, 2945-2986
18. ágoston, P.; Erhart, P.; Klein, A.; Albe, K. J. Phys.: Condens. Matter 2009, 21, 455801
19. ágoston, P.; Körber, C.; Klein, A.; Puska, M. J.; Nieminen, R. M.; Albe, K. J. Appl. Phys. 2010, 108, 053511
20. Lany, S.; Zunger, A. Phys. Rev. Lett. 2007, 98, 045501
21. González, G. B.; Mason, T. O.; Quintana, J. P.; Warschkow, O.; Ellis, D. E.; Hwang, J.-H.; Hodges, J. P. J. Appl. Phys. 2004, 96, 3912-3920
22. Harvey, S. P.; Mason, T. O.; Gassenbauer, Y.; Schafranek, R.; Klein, A. J. Phys. D: Appl. Phys. 2006, 39, 3959-3968
23. Yamada, N.; Yasui, I.; Shigesato, Y.; Li, H.; Ujihira, Y.; Nomura, K. Jpn. J. Appl. Phys. 2000, 39, 4158-4163
24. Frank, G.; Köstlin, H. Appl. Phys. A: Mater. Sci. Process. 1982, 27, 197-206
25. Gregory, O. J.; You, T. Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 2003, 785, D14.1
26. Lee, K. H.; Jang, H. W.; Kim, K.-B.; Tak, Y.-H.; Lee, J.-L. J. Appl. Phys. 2004, 95, 586-590
27. Gassenbauer, Y.; Klein, A. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 4793-4801
28. Gassenbauer, Y.; Wachau, A.; Klein, A. Phys. Chem. Chem. Phys. 2009, 11, 3049-54
29. Waldrop, J. R.; Grant, R. W.; Kowalczyk, S. P.; Kraut, E. A. J. Vac. Sci. Technol. A 1985, 3, 835-841
30. Klein, A. Thin Solid Films 2012, 520, 3721-3728
31. Li, S.; Ghinea, C.; Bayer, T. J. M.; Motzko, M.; Schafranek, R.; Klein, A. J. Phys.: Condens. Matter 2011, 23, 334202
32. Ensling, D.; Thissen, A.; Gassenbauer, Y.; Klein, A.; Jaegermann, W. Adv. Eng. Mater. 2005, 7, 945-949
33. Ott, A. W.; Klaus, J. W.; Johnson, J. M.; George, S. M.; McCarley, K. C.; Way, J. D. Chem. Mater. 1997, 9, 707-714
34. Gassenbauer, Y.; Schafranek, R.; Klein, A.; Zafeiratos, S.; Haevecker, M.; Knop-Gericke, A.; Schloegl, R. Phys. Rev. B 2006, 73, 245312
35. Körber, C.; Krishnakumar, V.; Klein, A.; Panaccione, G.; Torelli, P.; Walsh, A.; Silva, J. L. F. D.; Wei, S.-H.; Egdell, R. G.; Payne, D. J. Phys. Rev. B 2010, 81, 165207
36. Walsh, A.; Silva, J. L. F. D.; Wei, S.-H.; Körber, C.; Klein, A.; Piper, L. F. J.; DeMasi, A.; Smith, K. E.; Panaccione, G.; Torelli, P.; Payne, D. J.; Bourlange, A.; Egdell, R. G. Phys. Rev. Lett. 2008, 100, 167402
37. Li, S.; Wachau, A.; Schafranek, R.; Klein, A.; Zheng, Y.; Jakoby, R. J. Appl. Phys. 2010, 108, 014113
38. Rao, G. V.; Säuberlich, F.; Klein, A. Appl. Phys. Lett. 2005, 87, 032101
39. ágoston, P.; Albe, K. Phys. Rev. B 2010, 81, 195205
40. Quaas, M.; Steffen, H.; Hippler, R.; Wulff, H. Surf. Sci. 2003, 540, 337-342
41. Gall, M. L.; Huntz, A. M.; Lesage, B.; Monty, C.; Bernardini, J. J. Mater. Sci. 1995, 30, 201-211
42. Jeurgens, L. P. H.; Sloof, W. G.; Tichelaar, F. D.; Mittemeijer, E. J. J. Appl. Phys. 2002, 92, 1649
43. Schneider, C. W.; Esposito, M.; Marozau, I.; Conder, K.; Doebeli, M.; Hu, Y.; Mallepell, M.; Wokaun, A.; Lippert, T. Appl. Phys. Lett. 2010, 97, 192107
44. Xu, Y.-N.; Ching, W. Y. Phys. Rev. B 1991, 43, 4461-4472
45. Yu, E. T.; McCaldin, J. O.; McGill, T. C. Solid State Phys. 1992, 46, 1-146
46. Mönch, W. Electronic Properties of Semiconductor Interfaces; Springer-Verlag: Heidelberg, 2003.
47. Harrison, W. A.; Kraut, E. A.; Waldrop, J. R.; Grant, R. W. Phys. Rev. B 1978, 18, 4402-4410
48. Lambrecht, W. R. L.; Segall, B. Phys. Rev. B 1990, 41, 2832
49. Franciosi, A.; de Walle, C. G. V. Surf. Sci. Rep. 1996, 25, 1-140
50. Ohtomo, A.; Hwang, H. Y. Nature 2004, 427, 423
51. Nakagawa, N.; Hwang, H. Y.; Muller, D. A. Nat. Mater. 2006, 5, 204-209
52. Chambers, S. A.; Engelhard, M. H.; Shutthanandan, V.; Zhu, Z.; Droubay, T. C.; Qiao, L.; Sushko, P. V.; Feng, T.; Lee, H. D.; Gustafsson, T.; Garfunkel, E.; Shah, A. B.; Zuo, J.-M.; Ramasse, Q. M. Surf. Sci. Rep 2010, 65, 317-352
53. Mattox, D. M. J. Vac. Sci. Technol. A 1989, 7, 1105-1114
54. Mattox, D. M. Handbook of Physical Vapor Deposition (PVD) Processing, 2 nd ed.; Elsevier: Amsterdam, 2010.
55. Ellmer, K. J. Phys. D: Appl. Phys. 2000, 33, R17-R32
56. Ellmer, K.; Welzel, T. J. Mater. Res. 2012, 27, 765-779
57. Körber, C.; ágoston, P.; Klein, A. Sens. Actuators, B 2009, 139, 665-672
58. Klein, A.; Säuberlich, F. In Transparent Conductive Zinc Oxide: Basics and Applications in Thin Film Solar Cells; Ellmer, K.; Klein, A.; Rech, B., Eds.; Springer-Verlag: Berlin, 2008; pp 125-185.
59. Gassmann, J.; Brötz, J.; Klein, A. Appl. Surf. Sci. 2012, 258, 3913-3919
60. Deuermeier, J.; Gassmann, J.; Brötz, J.; Klein, A. J. Appl. Phys. 2011, 111, 113704
61. Schafranek, R.; Li, S.; Chen, F.; Wu, W.; Klein, A. Phys. Rev. B 2011, 84, 045317
62. Wei, S.-H.; Zunger, A. Appl. Phys. Lett. 1998, 72, 2011-2013
63. Tersoff, J. Phys. Rev. Lett. 1984, 52, 465-468
64. Weber, J. R.; Janotti, A.; de Walle, C. G. V. J. Appl. Phys. 2011, 109, 033715
65. Walukiewicz, W. Phys. B 2001, 302-303, 123-134
66. Van de Walle, C. G.; Neugebauer, J. Nature 2003, 423, 626-628
67. Agostinelli, G.; Delabie, A.; Vitanov, P.; Alexieva, Z.; Dekkers, H. F. W.; Wolf, S. D.; Beaucarne, G. Sol. Energy Mater. Sol. Cells 2006, 90, 3438-3443
68. Hoex, B.; Schmidt, J.; Bock, R.; Altermatt, P. P.; van de Sanden, M. C. M.; Kessels, W. M. M. Appl. Phys. Lett. 2007, 91, 112107
69. Dingemans, G.; Einsele, F.; Beyer, W.; van de Sanden, M. C. M.; Kessels, W. M. M. J. Appl. Phys. 2012, 111, 093713
70. Klein, A.; Säuberlich, F.; Späth, B.; Schulmeyer, T.; Kraft, D. J. Mater. Sci. 2007, 42, 1890-1900