Im Rahmen dieser Arbeit wurden Degradations-, optische Absorptionsund
Transportmessungen an ausgewählten Übergangsmetallchalkogeniden
untersucht. Dafür wurden dünne Schichten der Materialien HfSe2,
ZrS3 und HfTe5 präpariert und untersucht.
Zunächst konnte beim Übergangsmetalldichalkogenid HfSe2 unter
Normalbedingungen eine Degradation festgestellt werden, die auf
Einlagerung von Sauerstoff mit einem Diffusionsprozess durch das
Oxid zurückzuführen war. Die Sauerstoffeinlagerung verursachte eine
p-Dotierung im Material.
In dem Zirkoniumverbund des Trisulfids ZrS3 wurden am Bulkmaterial
eine indirekte Bandlücke mit einer Energie EG = 1.81 eV und eine
direkte Bandlücke mit EG = 2.33 eV gemessen. Ein dauerhafter Photoeffekt konnte auf mindestens 3 Mechanismen mit verschiedenen charakteristischen
Zeitkonstanten von 2 Minuten bis hin zu über 3 Stunden
zurückgeführt werden. Das Maß für die Unordnung des Systems konnte
mit der Urbach-Energie EU = 86 meV bestimmt werden. Bei zusätzlich
angelegten elektrischen Feldern in Abhängigkeit der Beleuchtungsstärke
lässt sich ein Photogating-Effekt aus zwei verschiedenen Störstellen
in der Bandlücke beobachten.
Bei dem Übergangsmetallpentachalkogenid HfTe5 konnte die
Lifshitz-Verschiebung mit einer Kompensation der Fermi-Energie durch
die Backgatespannung nachgewiesen werden. Darüber hinaus wurde
eine deutliche Erhöhung der Mobilität zwischen 100 K und 150 K mit
einer korrespondieren Zunahme der elektrischen Leitfähigkeit festgestellt.
In Abhängigkeit der Dicke des Materials konnte eine drastische
Änderung der Energie der Bandlücke von 40 meV bis 304 meV erstmals
gezeigt werden.
In the context of thiswork, degradation, optical absorption and transport
measurements on selected transition metal chalcogenides were investigated.
For this, thin layers of the materials HfSe2, ZrS3 and HfTe5 were
prepared and examined.
First of all, the transition metal dichalcogenide HfSe2 showed degradation
under normal conditions, which was due to the incorporation of
oxygen with a di usion process through the oxide. The oxygen storage
caused a p-doping in the material.
In the zirconium composite of the trisulfide ZrS3, an indirect band gap
with an energy EG = 1.81 eV and a direct band gap with EG = 2.33 eV
were measured on the bulk material. A permanent photo conductivity
could be attributed to at least 3 mechanisms with different characteristic
time constants from 2 minutes to over 3 hours. The degree for
the disorder of the system could be determined with the Urbach energy
EU = 86 meV. With additionally applied electric fields depending on the
illuminance, a photogating e ect from two different impuritiy traps in
the band gap can be observed.
For the transition metal pentachalcogenide HfTe5, the Lifshitz transition
could be verified by compensating the Fermi energy through the
backgate voltage. In addition, a signi cant increase in mobility between
100 K and 150 K with a corresponding increase in electrical conductivity
was found. Depending on the thickness of the material, a drastic change
in the energy of the band gap from 40 meV to 304 meV could be shown
for the first time.
