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Lukas Mai

• Precursors for atomic layer deposition (ALD) need to be volatile, thermally stabile and reactive. Frequently used industrial precursors are alkyl-based compounds that fulfill these requirements but are often pyrophoric, requiring stringent safety precautions. In this work a chelating ligand system, called 3-(dimethylamino)propyl (DMP), was used to stabilize such compounds. Thus, DMP coordinated complexes of aluminum, tin and zinc are systematically synthesized via an easy scalable Grignard reaction and subsequent salt metathesis. The compounds are thoroughly characterized and thermally evaluated, showing a non-pyrophoric behavior accompanied by fulfilling all the precursor requirements. Low temperature ALD processes for aluminum, tin and zinc oxide are developed and resulting thin films are successfully applied as gas barrier layer, in thin film transistors and in gas sensors. This indicates that the DMP-complexes are a potential safe alternative to the industrial alkyl precursors.
• Präkursoren für die Atomlagenabscheidung (ALD) müssen volatil, thermisch stabil und reaktiv sein. In der Industrie werden häufig Alkylverbindungen eingesetzt, die diese Bedingungen erfüllen, aber pyrophor sind und somit hoher Sicherheitsvorkehrungen bedürfen. In dieser Arbeit wird der 3-(Dimethylamino)propyl (DMP) Ligand verwendet, um solche Verbindungen zu stabilisieren. Es werden DMP-koordinierte Aluminium-, Zinn- und Zinkkomplexe systematisch über eine einfach zu skalierende Grignardreaktion und anschließender Salzmetathese synthetisiert. Die Charakterisierung und thermische Evaluierung zeigt, dass die Verbindungen nicht pyrophor sind und alle Präkursorbedingungen erfüllen. ALD Prozesse werden für Aluminium-, Zinn-, und Zinkoxid bei niedriger Temperatur entwickelt und die jeweiligen Dünnschichten erfolgreich als Gasbarriereschicht, in Transistoren und in Gassensoren eingesetzt. Somit sind DMP-Komplexe potentiell eine sichere Alternative zu den industriellen Alkylpräkursoren.