Neuartige Konzepte zur Synthese niedervalenter Precursoren für nanostrukturierte Metall- und Kompositschichten von Mn, Re, Ru, Ir und Au
Michael Frank
Unter Berücksichtigung der Nachhaltigkeit und der Ressourcenverknappung der Edelmetalle lag der Fokus dieser Arbeit auf der Entwicklung von flüchtigen Verbindungen für die Herstellung von nanoskaligen Metallschichten. Dafür wurden heteroleptische Precursorkonzepte auf der Basis von Enaminonen und Heteroarylalkenolen mit Kohlenmonoxid, Cyclooctadien und Methyl als Coliganden entwickelt, um molekulare Verbindungen mit niedervalenten Mn(I), Re(I), Ru(II), Ir(I) und Au(III) zu synthetisieren. Die erhaltenen Precursoren wiesen eine hohe Flüchtigkeit auf und wurden mittels NMR-, IR-, UV/Vis-Spektroskopie, EI-MS, CV, DFT-Rechnungen sowie Einkristallstrukturanalyse charakterisiert. Die Hemilabilität der Enaminone an den Re-Komplexen wurde in der homogenen Katalyse mit einer Selektivität von ~100% angewendet. Re-Precursoren wurden in der thermischen CVD und der Magnetfeld-assistierten CVD abgeschieden und durch die Charakterisierungsmethoden XRD, XPS, SAED und REM wurde der Einfluss des externen Magnetfelds auf die Materialeigenschaften untersucht. Aufgrund des zugeschnittenen Precursordesigns mit vordefinierter Re–N-Bindung konnte erstmalig aus einem Single-Source-Precursor Rheniumnitrid dargestellt werden. Die analogen Manganderivate tendierten bei der thermischen Zersetzung, aufgrund der verschiedenen Affinitäten (M–N und M–O, M = Mn und Re), zur Bildung von MnO. Die Ir-Precursoren hingegen lieferten mittels des PECVD-Verfahrens aufgrund der niedrigen Abscheidetemperaturen ein amorphes Kompositmaterial aus Ir/IrO2. Die thermische Nachbehandlung ergab phasenreines kristallines Iridium(IV)-oxid. Im Rahmen dieser Arbeit konnte ein quadratisch-pyramidales Gold-hydrat synthetisiert werden und via CVD zu nanopartikulären Gold umgewandelt werden. Die chemischen Konzepte, die im Hinblick auf eine kontrollierte Materialsynthese entwickelt wurden, zeigen eindeutig den Einfluss des molekularen Aufbaus auf die Phasenzusammensetzung sowie auf die chemische Reinheit des Zielmaterials.
