journal article·2012-12-11

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

Thorsten J.M. Bayer, André Wachau, Anne Fuchs, Jonas Deuermeier, Andreas Klein

Chemistry of Materials· Volume 24· Issue 23
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Abstract

The growth of Al 2 O 3 onto Sn-doped In 2 O 3 (ITO) by atomic layer deposition (ALD) was studied in situ using X-ray photoelectron spectroscopy. Significant diffusion of oxygen from the substrate destroys the self-terminated monolayer adsorption of the metal precursor and results in a nominal initial growth per cycle of >1 nm. The observed mechanism precludes the preparation of monolayer thick Al 2 O 3 films on ITO substrates by ALD. The energy band alignment at the ITO/Al 2 O 3 interface is significantly different from that obtained when magnetron sputtering is used for the deposition of Al 2 O 3 onto ITO [Gassenbauer et al., Phys. Chem. Chem. Phys. 2009, 11, 3049]. The difference is attributed to a pinning of the Fermi level in the ALD-Al 2 O 3 layer close to midgap, which is attributed to the incorporation of hydrogen in the film during growth.
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Research context

OpenAlex topics: Electronic and Structural Properties of Oxides · ZnO doping and properties · Semiconductor materials and devices

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Affiliations

Technische Universität Darmstadt, Department of Materials and Earth Sciences, Surface Science Division, Petersenstrasse 32, D-64287 Darmstadt

CENIMAT/I3N, Departamento de Ciência dos Materiais, Faculdade de Ciências e Tecnologia, FCT, Universidade Nova de Lisboa and CEMOP-UNINOVA, 2829-516 Caparica, Portugal

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