DE10128660A1

DE10128660A1 - Verfahren zum Beschichten eines Substrats mit einer texturierten Schicht aus Indiumzinnoxid

Info

Publication number: DE10128660A1
Application number: DE2001128660
Authority: DE
Inventors: Sibylle Sievers; Joerg Hoffmann; Karola Thiele; Herbert C Freyhardt
Original assignee: Georg August Universitaet Goettingen
Current assignee: Georg August Universitaet Goettingen
Priority date: 2001-06-15
Filing date: 2001-06-15
Publication date: 2003-01-02
Also published as: WO2002103076A1

Abstract

Zum Beschichten eines Substrats mit einer Schicht aus Indiumzinnoxid, die eine gewünschte Textur aufweist, wobei Indium-, Zinn- und Sauerstoffteilchen in einer vorgegebenen Zusammensetzung freigesetzt und zum Aufwachsen der texturierten Schicht auf dem Substrat abgeschieden werden, wird während des Abscheidens der Indium-, Zinn- und Sauerstoffteilchen ein Teilchenstrahl aus beschleunigten Teilchen in einer festen Orientierung zu dem Substrat auf der Oberfläche der aufwachsenden Schicht gerichtet, um der Schicht aus Indiumzinnoxid unabhängig von dem Substrat die gewünschte Textur zu geben. Als Ergebnis nimmt das Indiumzinnoxid in der Schicht die gewünschte Textur mit zunehmendem Abstand von dem Substrat in zunehmenden Maße ein.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Beschichten eines Substrats mit einer Schicht aus Indiumzinnoxid mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 sowie auf ein mit einer Schicht aus Indiumzinnoxid beschichtetes Substrat mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 18.
Indiumzinnoxid, das aufgrund seiner englischen Bezeichnung Indium Tin Oxide auch in deutschsprachigen Fachkreisen als ITO bezeichnet wird, ist ein hochdotierter, entarteter Halbleiter mit breiten Anwendungsmöglichkeiten. Aus Kim, et al.: Electrical, optical, and structural properties of indium-tinoxide thin films for organic light-emitting devices, J. Appl. Phys., Vol. 86, December 1999 ist bekannt, dass die optoelektronische Industrie an ITO-Dünnschichten besonders interessiert sind, weil diese im Bereich des sichtbaren Lichts transparent und gleichzeitig elektrisch leitfähig sind. So werden ITO-Dünnschichten als transparente Elektroden in Flachbildschirmen, Solarzellen, Autofensterscheiben, Kameralinsen und Spiegel sowie als transparente wärmereflektierende Fenstermaterialien für Gebäude, Lampen und Solarkollektoren verwendet. Verschiedene der interessanten Eigenschaften von ITO-Dünnschichten können von einer Textur der Dünnschichten abhängen oder hiervon zumindest beeinflusst sein.
Besondere Bedeutung hat die Textur einer ITO-Dünnschicht, wenn sie als elektrisch leitfähige Diffusionsbarriere auf einem Substrat verwendet wird, um darauf durch epitaktisches Aufwachsen eine supraleitende, insbesondere eine Hochtemperatur-supraleitende Schicht anzuordnen. Die Stromtragfähigkeit der supraleitenden Schicht wird durch ihre Struktur, Stöchiometrie und Textur bestimmt. ITO ist grundsätzlich geeignet, um eine Interdiffusion zwischen dem Substrat und der supraleitenden Schicht zu verhindern, damit zum einen die Supraleitung nicht zerstört wird und zum anderen das Substrat nicht oxidiert. Grundsätzlich ist ITO auch zum epitaktischen Aufwachsen von Hochtemperatur-supraleitenden YBaCuO-Dünnschichten aufgrund einer nur geringen Gitterfehlpassung geeignet. Um aber eine günstige Struktur und Textur der supraleitenden Schicht sicherzustellen, muss eine geeignete kristallographische Vorzugsorientierung an der Schichtoberfläche senkrecht zur Oberfläche der ITO-Dünnschicht, d. h. in Richtung ihrer Oberflächennormalen gegeben sein, damit der Supraleiter ebenfalls in einer bestimmten kristallographischen Orientierung epitaktisch auf der Schichtoberfläche aufwächst. Zudem sollte auch in der Ebene der ITO-Schicht eine kristallographische Vorzugsorientierung gegeben sein, um den Anteil von Großwinkelkorngrenzen in der supraleitenden YBaCuO- Schicht zu minimieren, da diese den verlustfreien Stromtransport bei der Supraleitung begrenzen.
Aus Lisauskas, et al.: Synthesis of YBaCuO Films and Multilayers for High Current Applications, Annual Reports 1996 sind ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein beschichtetes Substrat nach dem Oberbegriff des Anspruchs 18 bekannt. Bei dem bekannten Verfahren wird ein mit Yttriumoxid stabilisierter Zirkonoxidkristall (YSZ-Kristall) in vorgegebener kristallographischer Orientierung mit einer ITO-Dünnschicht beschichtet, in dem man diese epitaktisch aufwachsen läßt. Dies erfolgt bei Temperaturen von deutlich über 500°C. Erhalten wird eine ITO-Schicht mit einer Textur, die für das epitaktische Aufwachsen einer zusätzlichen YBaCuO-Schicht zur Ausbildung eines Hochtemperatursupraleiters gut geeignet ist.
Aus Kamei, et al.: Heteroepitaxial growth of tin-doped indium oxide films on single crystalline yttria stabilized zirconia substrates, Appl. Phys. Lett. 64 (20), May 1994 ist bekannt, ITO-Dünnschichten auf YSZ-Einkristallen bei Substrattemperaturen von 200°C epitaktisch aufwachsen zu lassen, wobei eine definierte Textur der ITO-Zwischenschicht erzielt wird, die bei Verwendung eines amorphen Glassubstrats nicht erreicht werden kann.
Das epitaktische Aufwachsen von ITO-Dünnschichten auf Einkristallen ist für eine kommerzielle Anwendung, beispielsweise zur Herstellung von supraleitenden Bauteilen wenig geeignet. In Form von rekristallisierten metallischen Bändern stehen einkristalline Substrate zur Verfügung. Diese sind jedoch auf einige wenige Metalle und Legierungen beschränkt. Deshalb besteht ein Bedürfnis nach einer Hochtemperatur-supraleitenden Schicht auf einem einfachen metallischen Substrat. Dieses Bedürfnis kann unter Verwendung einer ITO-Diffussionsbarriere bislang nicht befriedigt werden.
Aus Dzick, et al.: YSZ buffer layers on large metallic tapes, ist es bekannt, auf einem metallischen Substrat eine YSZ- Diffusionsbarriereschicht auszubilden und mit einer Textur zu versehen, indem während des Abscheidens von freigesetzten Teilchen auf dem bei Raumtemperatur gehaltenen Substrat ein Teilchenstrahl aus Argonionen mit einer kinetischen Energie von 300 eV unter einem Winkel von 55° zur Oberflächennormalen der aufwachsenden Schicht auf die aufwachsende Schicht gerichtet wird. Hierdurch wird der YSZ-Schicht eine Textur sowohl relativ zu ihrer Oberflächennormalen als auch in der Schicht selbst, d. h. relativ zu der festen Einfallrichtung des Teilchenstrahls aus den beschleunigten Teilchen aufgeprägt.
Aus Hasegawa, et al. In-plane Aligned YBCO Thin Film Tape Fabricated by Pulsed Laser Deposition, ist es bekannt, dass eine texturierte YSZ-Schicht als Diffusionsbarriere auf einem Substrat, um darauf einen Hochtemperatur-supraleitende YBCO- Dünnschicht anzuordnen, auch dadurch erreicht werden kann, dass das Substrat unter einem Winkel gegenüber einfallen abzuscheidenden Teilchen angeordnet wird, die mit einem gepulsten Laser so aus einem YSZ-Target freigesetzt werden, dass die Teilchen mit signifikanter kinetischer Energie unter dem Winkel auf das Substrat auftreffen.
Die oben angeführte Aufgabe der Erfindung wird durch ein Verfahren zum Beschichten eines Substrats mit einer Schicht aus Indiumzinnoxid mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch einen mit einer Schicht aus Indiumzinnoxid beschichtetes Substrat mit den Merkmalen des Patentanspruchs 18 gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen des Verfahrens sind in den Unteransprüchen 2 bis 17, vorteilhafte Ausführungsformen des beschichteten Substrats in den Unteransprüchen 19 bis 23 beschrieben.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass während des Abscheidens der ITO-Schicht ein Teilchenstrahl aus beschleunigten Teilchen in einer vorgegebenen Orientierung zu dem Substrat auf die Oberfläche der ITO-Schicht gerichtet wird, um der Schicht die gewünschte Textur zu geben und zwar unabhängig von einer Textur des Substrats. Diese Definition des erfindungsgemäßen Verfahrens entspricht zwar bis auf die Ausbildung der Schicht aus ITO den bekannten Verfahren zur Ausbildung einer texturierten Schicht aus YSZ auf einem Substrat, dennoch ist es überraschend, dass das an sich bekannte Vorgehen in der erfindungsgemäßen Variante mit Erfolg zur Ausbildung einer texturierten Schicht aus ITO führt. ITO ist ein kristallographisch weitaus komplizierteres Material als YSZ. So weist es eine Einheitszelle von 80 Atomen auf. Bei einem dermaßen komplizierten Aufbau des ITO-Kristalls konnte nicht davon ausgegangen werden, dass einer ITO-Schicht durch Teilchenbeschuss eine definierte Struktur verliehen werden kann, da dies bisher nie bei komplexen Materialien möglich war.
Dies ist jedoch überraschender Weise der Fall. Tatsächlich kann beim Abscheiden einer ITO-Schicht unter gleichzeitigem Beschuss mit einem gerichteten Teilchenstrahl eine ausgeprägte Vorzugsorientierung der ITO-Kristalle in der Schicht erzielt werden. Die dabei für einen hohen Wirkungsgrad einzuhaltenden Bedingungen unterscheiden sich im Detail durchaus von den optimalen Bedingungen beim Ausbilden einer texturierten YSZ- Schicht.
Der Teilchenstrahl kann aus beschleunigten Ionen ausgebildet werden. Ionen sind leicht durch eine Beschleunigungsspannung auf eine definierte kinetische Energie und eine vorgegebene Richtung zu beschleunigen. Erzeugt werden können Ionen durch eine Ionenquelle oder eine andere ein Ionenplasma erzeugende Anordnung.
Geeignete kinetische Energien der Teilchen des Teilchenstrahls liegen ganz allgemein im Bereich von 100 bis 1000 eV. Bevorzugt ist ein Bereich der kinetischen Energie der Teilchen von 200 bis 500 eV. Gute Ergebnisse wurden mit Teilchen einer kinetischen Energie von etwa 300 eV erzielt. Da es letztlich auf den Impuls der beschleunigten Teilchen ankommt, müssen Sie auch eine gewisse Masse aufweisen. Geeignet sind Teilchen mit einer atomaren Masse von mindestens 30 atomaren Einheiten.
Der Teilchenstrahl kann aus Fremdionen ausgebildet werden. Hierfür eignen sich insbesondere Edelgase und Stickstoff sowie Mischungen davon, die nicht mit den Teilchen zur Ausbildung der ITO-Schicht in ungewünschter Weise reagieren und nicht die Zusammensetzung der ITO-Schicht beeinträchtigen. Gute Erfahrungen sind mit Argonionen gemacht worden.
Der Teilchenstrahl kann aber auch aus Indium-, Zinn- und/oder Sauerstoffteilchen ausgebildet werden. Es kann sich bei dem Teilchenstrahl somit auch um die in einer vorgegebenen Richtung auf das Substrat einfallenden Teilchen zur Ausbildung der ITO- Schicht selbst handeln.
Die Stromdichte des Teilchenstrahls, d. h. sein Teilchenstrom sollte so eingestellt werden, dass eine relevante Wiederabtragsrate der aufwachsenden Schicht von mindestens resultiert. Gute Ergebnisse für die Textur der aufwachsenden ITO-Schicht haben sich bei einer Wiederabtragsrate der aufwachsenden Schicht von oberhalb 40%, beispielsweise von 50% ergeben. Diese Wiederabtragsrate ist vergleichsweise hoch. Beim Ausbilden texturierten YSZ-Schichten reicht unter ansonsten gleichen Bedingungen eine Wiederabtragsrate von 30% der Auftragsrate aus, um eine gewünschte Texturierung der aufwachsenden Schicht mit maximaler Effektivität zu erreichen, d. h. mit schnellstmöglicher Texturverbesserung bei zunehmender Schichtdicke.
Wenn der Teilchenstrahl unter einem Winkel von beispielsweise 35 bis 75° zur Oberflächennormalen der aufwachsenden Schicht orientiert wird, ergibt sich neben einer Textur der aufwachsenden Schicht in Richtung der Oberflächennormalen auch eine Textur in einer Richtung innerhalb der aufwachsenden Schicht.
Wenn der Teilchenstrahl unter einem Winkel von mindestens 55° zur Oberflächennormalen der aufwachsenden Schicht orientiert wird, wird bei dem neuen Verfahren eine besonders ausgeprägte Textur beobachtet. In diesem Bereich des Winkels des Teilchenstrahls zur Oberflächennormalen ist das Aufbringen texturierter YSZ-Schichten nach den bekannten Verfahren nicht mehr möglich.
Bei dem neuen Verfahren wird das Substrat beim Abscheiden der ITO-Schicht auf einer Temperatur im Bereich von typischerweise -100 bis +150°C gehalten. Günstig und mit geringem Aufwand verbunden sind Substrattemperaturen im Bereich der Raumtemperatur, d. h. von 0 bis 50°C.
Die Schicht aus Indiumzinnoxid wird bei dem neuen Verfahren mit einer Zusammensetzung In_2-xSn_xO_3-2x abgeschieden, wobei x im Bereich von 0.05 bis 0.15 liegt.
Das neue Verfahren weist keine Abhängigkeit der gewünschten Textur von der Textur des Substrats auf. Mit zunehmender Dicke der aufwachsenden ITO-Schicht gehen auch etwaige Resteinflüsse des Substrats auf die Struktur der ITO-Schicht zurück bzw. ganz verloren. Bei einem polykristallinen oder amorphen Material müssen derartige Resteinflüsse gar nicht zurückgedrängt werden. Entsprechend ist solches Material für das neue Verfahren bevorzugt. Dabei kann es sich, was für viele Anwendungen von ITO-Schichten von Vorteil ist, um leitfähiges polykristallines oder amorphes Material handeln. Konkret kann es auch ein metallisches Material sein.
Auf der texturierten Schicht aus Indiumzinnoxid kann weiterhin eine Schicht aus Hochtemperatur-supraleitendem Yttriumbariumkupferoxid (Y₁Ba₂Cu₃O_7-x) epitaktisch abgeschieden werden. Wenn die Indiumzinnoxidschicht sowohl in Richtung ihrer Oberflächennormalen als auch in einer Richtung in der Schicht erfindungsgemäß mit der gewünschten Textur versehen worden ist, kann dabei eine Hochtemperatur-supraleitende Yttriumbariumkupferoxidschicht mit sehr günstigen Eigenschaften, d. h. insbesondere hoher Stromtragfähigkeit erzielt werden. Die Gesamtherstellung eines solchen supraleitenden Bauteils ist in jedem Fall kostengünstiger als bei der Verwendung einer epitaktisch aufgewachsenen ITO-Diffusionsbarriere auf einem Einkristall nach dem Stand der Technik. Es können zudem auch nicht epitaxiefähige Substratmaterialien mit einer texturierten leitfähigen Schicht beschichtet werden, um kommerziell verwertbare Hochtemperatur-supraleitende Bauteile zu fertigen, während bislang das Abscheiden leitfähiger Puffer nur auf vortexturierten Materialien möglich war.
Beim epitaktischen Abscheiden von dünnen Schichten wird das Substrat typischerweise auf Temperaturen im Bereich von 300 bis 800°C gehalten, in dem die sich abscheidenden Teilchen noch eine relativ hohe thermische Energie besitzen, die ein epitaktisches Aufwachsen begünstigt. So wird das Substrat bei der Abscheidung von Yttriumbariumkupferoxid zur Ausbildung einer supraleitenden Schicht auf der ITO-Schicht vorzugsweise auf einer Temperatur von 500 bis 800°C gehalten. Im Gegensatz dazu liegt die Substrattemperatur beim Abscheiden der ITO- Schicht erfindungsgemäß so tief, dass der ordnende Einfluss des Teilchenstrahls, mit dem die Oberfläche der aufwachsenden Schicht beschossen wird, dominant ist.
Ein nach dem neuen Verfahren mit einer Schicht aus Indiumzinnoxid beschichtetes Substrat ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass das Indiumzinnoxid in der Schicht die gewünschte Textur mit zunehmendem Abstand von dem Substrat in zunehmendem Maße einhält. Mit zunehmendem Abstand vom Substrat wird die sich durch den ordnenden Einfluss des gerichteten Teilchenstrahls einstellende Textur ausgeprägter. Dies kann bei Untersuchungen der fertigen Schicht nachvollzogen werden.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Beispielen näher erläutert und beschrieben. Dabei zeigt
Fig. 1 den grundsätzlichen Aufbau einer ersten Anordnung zum Beschichten eines Substrats mit einer Schicht aus Indiumzinnoxid, und
Fig. 2 den grundsätzlichen Aufbau einer zweiten, Anordnung als Alternative zu der Anordnung gemäß Fig. 1.
Die in Fig. 1 skizzierte Anordnung 1 befindet sich in einer Vakuumapparatur, die hier nicht dargestellt ist. Ein Vakuum bzw. eine definierte Atmosphäre niedrigen Drucks ist in der Umgebung der Anordnung 1 für deren Funktion und die Reinheit der mit ihr aufbringbaren Schicht erforderlich. Die Anordnung 1 dient zum Beschichten eines Substrats 2 mit einer Schicht 3 aus Indiumzinnoxid. Hierzu werden mit einer Sputterquelle 4schnelle Ionen 5 erzeugt, die auf ein Target 6 auftreffen. Das Target besteht aus einem Material mit der gewünschten Zusammensetzung der Schicht 3. Die schnellen Ionen 5 lösen Teilchen 7 aus dem Target 6 heraus, die von dort zu dem Substrat 2 bzw. der dort aufwachsenden Schicht 3 gelangen und sich dort abscheiden. Die kinetische Energie der schnellen Ionen 5 beträgt typischerweise 1000 eV und es handelt sich typischerweise um Edelgasionen, beispielsweise Xenonionen. Die kinetische Energie der freigesetzten Teilchen 7 ist demgegenüber vernachlässigbar klein. Das Freisetzen der Teilchen 7 aus dem Target 6 mit den schnellen Ionen 5 aus der Sputterquelle 4 wird auch als Absputtern oder Zerstäuben bezeichnet.
Gleichzeitig mit dem Abscheiden der Teilchen 7 auf dem Substrat 2 bzw. der aufwachsenden Schicht 3 wird ein Teilchenstrahl 8 mit einer weiteren Sputterquelle 9 erzeugt und unter einem Winkel alpha zur Oberflächennormalen 10 der Schicht 3 auf die Schicht 3 gerichtet. Dabei ist die Anordnung des Substrats 2 zu der Sputterquelle 9 insoweit fest, dass sich die Orientierung des Teilchenstrahls 8 zu der Schicht 3 nicht ändert. Großflächige oder lange Substrate können aber durchaus durch den Beschichtungsbereich hindurch bewegt oder rohrförmige Substrate um ihre Rotationsachse gedreht bzw. längst ihrer Rotationsachse verschoben werden, um eine homogene Beschichtung zu erreichen. Der Teilchenstrahl 8 besteht aus beschleunigten Teilchen 11, beispielsweise Edelgasionen mit einer kinetischen Energie von 300 eV und einer Teilchenmassen ≥ 30. Konkret können es Argonionen sein. Die kinetische Energie der Teilchen 11 liegt im Bereich zwischen der geringen kinetischen Energie der Teilchen 7 aus dem Target und der hohen kinetischen Energie der schnellen Ionen 5 aus der Sputterquelle 4. Durch den gerichteten Teilchenstrahl 8 wird dafür gesorgt, dass die aufwachsende ITO-Schicht 3 auf dem Substrat 2 eine Textur annimmt und zwar unabhängig von einer Textur des Substrats 2. Die Textur ist in jedem Fall in Richtung der Oberflächennormalen 10 gegeben. Wenn der Winkel alpha ungleich 0° ist, ergibt sich auch eine Textur in der Ebene der Schicht 3. Diese Textur nimmt mit zunehmender Schichtdicke der Schicht 3 an der freien Oberfläche der Schicht 3 zu. So kann eine Halbwertsbreite der Textur substratnahe noch bei ca. 40° liegen und im Bereich von 1000 nm Schichtdicke auf ca. 15° abfallen.
Fig. 2 zeigt eine alternative Anordnung 12 zum Aufbringen einer ITO-Schicht 3 auf ein Substrat 2 unter Ausbildung einer Textur der Schicht 3. Hier wird ein von einem Pulslaser 13 erzeugter Laserstrahl 14 auf das Target 6 gerichtet, wozu eine dem Pulslaser 13 nachgeschaltete, aber hier aus Vereinfachungsgründen in der zeichnerischen Darstellung weggelassene Fokussieroptik verwendet wird. Die Pulsenergie des auf das Target 6 auftreffenden Laserstrahls 14 so hoch, dass das Material des Targets 6 schlagartig verdampft und eine schematisch angedeutete Plasmakeule 15 erzeugt wird. Auf diese Weise werden die aus dem Target 6 freigesetzten Teilchen 7 selbst so stark beschleunigt und parallel zur Normalen des Targets ausgerichtet, dass sie nicht nur die Teilchen 7 zur Beschichtung des Substrats 2 mit der Schicht 3 ausbilden, sondern auch die Teilchen 11 des Teilchenstrahls 8, mit dem die Ausbildung der Textur der Schicht 3 ausgelöst wird. Es kann daher auf eine separate zweite Teilchenquelle verzichtet werden.
Sowohl bei der Anordnung gemäß Fig. 1 also auch bei derjenigen gemäß Fig. 2 tragen die beschleunigten Teilchen 11 des Teilchenstrahls 8 immer wieder Teilchen aus der bereits abgeschiedenen Schicht 3 auf dem Substrat 2 ab. Bei der Anordnung gemäß Fig. 1 ist leicht feststellbar, dass durch den zusätzlichen Teilchenstrahl 11 die Aufwachsrate der Schicht 3 etwa halbiert wird. Dabei ist es wohl so, dass die Teilchen 7, die sich nicht gemäß der gewünschten Textur auf dem Substrat 2 abgeschieden haben, bevorzugt von dem Teilchenstrahl 8 wieder abgesputtert werden, so dass als Ergebnis die Schicht 3 mit der gewünschten Textur langsam aufwächst. Überraschend ist in diesem Zusammenhang, dass dieser mit doch relativ hochenergetischen beschleunigten Teilchen 11 ausgelöste Prozess auch beim Aufwachsen einer ITO-Schicht auf dem Substrat 2 wirksam ist, obwohl ITO bekanntermaßen eine komplizierte Einheitszelle von 80 einzelnen Atomen aufweist.
Im folgenden werden zwei konkrete Beispiele für die Herstellung eines mit Indiumzinnoxid beschichteten Substrats gegeben, die beide auf einer Verwendung der Anordnung gemäß Fig. 1 basieren:

Beispiel 1

Das Target 6 bestand hier aus mit 10 Atom-% Zinn dotiertem Indiumoxid (ITO) in Form einer kompakten Platte. Aus dem Target wurden durch Beschuss mit hochenergetischen Xenonionen einer kinetischen Energie von 1000 eV Teilchen 7 herausgelöst. Der Auslöseprozess wurde unter Verwendung der Sputterquelle 4 in einem Xenon/Argon/Sauerstoff-Gasgemisch durchgeführt (Xenon: 9 × 10^-5 Millibar, Argon: 1,3 × 10^-4 Millibar, Sauerstoff: 1,3 × 10^-4 Millbar). Die freigesetzten Teilchen wurden mit einer Aufwachsrate von 800 nm/h auf einem Substrat 2 aus Glas deponiert. Während des gesamten Abscheideprozesses wurde ein 300 eV Argonionenstrahl mit gleichbleibender Stromdichte als Teilchenstrahl 8 unter einem Winkel alpha von 55° zur Oberflächennormalen 10 des Substrats2 auf die aufwachsende Schicht 3 gerichtet. Die so hergestellte Schicht 3 wies sowohl senkrecht als auch parallel zur Substratoberfläche eine ausgeprägte kristallographische Vorzugsorientierung auf, deren Verteilung eine Halbwertsbreite von 17° zeigte. Das Substrat 2 wurde während des Beschichtens auf Raumtemperatur gehalten. Die Stromdichte des Teilchenstrahls wurde so eingestellt, dass eine Wiederabsputterrate von 50% erreicht wurde.

Beispiel 2

Die Abscheidung des Materials erfolgte wie im Beispiel 1, nur wurden die freigesetzten Teilchen 7 auf einem keramischen Substrat 2 deponiert und der 300 eV Argonionenstrahl mit der gleichbleibenden Stromdichte wurde unter einem Winkel alpha von 65° zu Substratnormalen auf die aufwachsende Schicht 3gerichtet. Die so hergestellte Schicht wies sowohl senkrecht als auch parallel zur Substratoberfläche eine ausgeprägte kristallographische Vorzugsorientierung auf, deren Verteilung eine Halbwertsbreite von 15° zeigte. Auch hier war es nicht erforderlich, die Temperatur des Substrats 2 gegenüber der Raumtemperatur zu verändern.
Ein nach Beispiel hergestelltes beschichtetes Substrat wurde auf der ITO-Schicht 3 mit einer zusätzlichen YBaCuO- Hochtemperatursupraleiterschicht versehen. Dazu wurde das Verfahren der termischen Coverdampfung bei einer Substrattemperatur von 680°C eingesetzt. Die Schichtdicke des Supraleiters betrug 150 nm und wurde ohne weitere Zwischenschicht direkt auf das ITO aufgebracht, wobei es zu epitaktischem Wachstum kam. Durch die vorgegebene Textur des ITO wurde die c-Achse der YBCO-Einheitszelle parallel zur Substratnormalen orientiert. In der Substratebene wird eine Orientierung der Schicht mit einer Orientierungsbeziehung von 45° zur ITO-Textur erreicht, wodurch der Hochtemperatursupraleiter ebenfalls texturiert mit der Halbwertsbreite der Textur der Oberfläche des ITO aufwächst. Hierdurch wurde das Auftreten von Großwinkelkorngrenzen, die die Stromtragfähigkeit reduzieren, vermieden. Konkret wurde in der Supraleiterschicht eine kritische Stromdichte von 0,31 MA/cm² bei 77 Kelvin gemessen. BEZUGSZEICHENLISTE 1 Anordnung
2 Substrat
3 Schicht
4 Sputterquelle
5 Ionen
6 Target
7 Teilchen
8 Teilchenstrahl
9 Sputterquelle
10 Oberflächennormale
11 Teilchen
12 Anordnung
13 Laser
14 Laserstrahl
15 Plasmakeule

Claims

1. Verfahren zum Beschichten eines Substrats mit einer Schicht aus Indiumzinnoxid, die eine gewünschte Textur aufweist, wobei Indium-, Zinn- und Sauerstoffteilchen in einer vorgegebenen Zusammensetzung freigesetzt und zum Aufwachsen der texturierten Schicht auf dem Substrat abgeschieden werden, dadurch gekennzeichnet, dass während des Abscheidens der Indium-, Zinn- und Sauerstoffteilchen ein Teilchenstrahl aus beschleunigten Teilchen in einer festen Orientierung zu dem Substrat auf die Oberfläche der aufwachsenden Schicht gerichtet wird, um der Schicht aus Indiumzinnoxid unabhängig von dem Substrat die gewünschte Textur zu geben.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Teilchenstrahl aus beschleunigten Ionen ausgebildet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilchen des Teilchenstrahls auf eine kinetische Energie von 100 bis 1000 eV beschleunigt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilchen des Teilchenstrahls auf eine kinetische Energie von 200 bis 500 eV beschleunigt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilchen des Teilchenstrahls eine atomare Masse von mindestens 30 atomaren Einheiten aufweisen.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Teilchenstrahl zumindest teilweise aus Fremdionen ausgebildet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Fremdionen aus der Gruppe ausgewählt werden, die Edelgase und Stickstoff sowie Mischungen davon umfasst.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Teilchenstrahl zumindest teilweise aus Indium-, Zinn- und/oder Sauerstoffteilchen ausgebildet wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Stromdichte des Teilchenstrahls so eingestellt wird, dass er in eine Wiederabtragsrate der aufwachsenden Schicht von mindestens 30% ihrer Aufwachsrate resultiert.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromdichte des Teilchenstrahls so eingestellt wird, dass er in eine Wiederabtragsrate der aufwachsenden Schicht von mehr als 40% ihrer Aufwachsrate resultiert.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Teilchenstrahl unter einem Winkel von 35 bis 75° zur Oberflächennormalen der aufwachsenden Schicht orientiert wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Teilchenstrahl unter einem Winkel von mindestens 550 zur Oberflächennormalen der aufwachsenden Schicht orientiert wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat beim Abscheiden auf einer Temperatur im Bereich von -100 bis +150°C gehalten wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat beim Abscheiden auf einer Temperatur im Bereich von 0 bis 60°C gehalten wird.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das die Schicht aus Indiumzinnoxid mit einer Zusammensetzung In_2-xSn_xO_3-2x abgeschieden wird, wobei x im Bereich von 0.05 bis 0.15 liegt.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass für das Substrat ein leitfähiges polykristallines oder amorphes Material ausgewählt wird.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass für das Substrat ein metallisches Material ausgewählt wird.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass auf der texturierten Schicht aus Indiumzinnoxid weiterhin eine Schicht aus hochtemperatursupraleitendem Yttriumbariumkupferoxid epitaktisch abgeschieden wird.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat bei der Abscheidung des Yttriumbariumkupferoxids auf einer Temperatur von 500 bis 800°C gehalten wird.

20. Mit einer Schicht aus Indiumzinnoxid beschichtetes Substrat, wobei die Schicht aus Indiumzinnoxid eine gewünschte Textur aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Indiumzinnoxid in der Schicht die gewünschte Textur mit zunehmendem Abstand von dem Substrat in zunehmenden Maße einhält.

21. Beschichtetes Substrat nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Textur in Richtung der Oberflächennormalen der Schicht aus Indiumzinnoxid und in einer in der Schicht verlaufenden Richtung gegeben ist.

22. Beschichtetes Substrat nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass das die Schicht aus Indiumzinnoxid eine Zusammensetzung In_2-xSn_xO_3-2x aufweist, wobei x im Bereich von 5 bis 15 Atomprozent liegt.

23. Beschichtetes Substrat nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat aus einem leitfähigen polykristallinen oder amorphen Material besteht.

24. Beschichtetes Substrat nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat einem metallischen Material besteht.

25. Beschichtetes Substrat nach Anspruch nach einem der Ansprüche 20 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass auf der texturierten Schicht aus Indiumzinnoxid weiterhin eine texturierte Schicht aus hochtemperatursupraleitendem Yttriumbariumkupferoxid angeordnet ist.