New strategy for the deposition of metals by CVD and ALD: mechanistic and kinetic investigation for the growth of cobalt as model system

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professor Dr. Marcus Bäumer; Professorin Dr. Katharina Kohse-Höinghaus, seit 6/2011
• Fachliche Zuordnung: Physikalische Chemie von Molekülen, Flüssigkeiten und Grenzflächen, Biophysikalische Chemie
• Förderung: Förderung von 2010 bis 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 184141573

Die Bielefelder Gruppe hat vor kurzen einen Wasserstoff-freien CVD-Prozess zur Metallabscheidung entwickelt, der die Technik der Pulsed-Spray Evaporation (PSE) für die Zuführung einfacher und kommerziell erhältlicher Precursoren in Alkoholen ausnutzt. Diese Methode konnte erfolgreich für die Abscheidung einer Reihe von Übergangsmetallen demonstriert werden, die für katalytische, photonische, magnetische und elektronische Anwendungen interessant sind. Neben zahlreichen Vorteilen für eine potentielle technische Anwendung ermöglicht dieses Verfahren auch den Betrieb im Liquid-Injection Atomic Layer Deposition (LI-ALD)-Regime. Trotz der vergleichsweise einfachen technischen Durchführung beruht das Wachstum von qualitativ hochwertigen Dünnschichten ohne Verunreinigungen auf dem komplexen Zusammenspiel von Precursor, Oberfläche und Alkohol, das wiederum von unterschiedlichen Parametern abhängt. Um daher das Potential dieses neuen Verfahrens ausloten zu können, ist ein grundlegendes Verständnis aller fundamentalen Abläufe und Mechanismen notwendig. Dieses Ziel soll erreicht werden durch eine intensive Zusammenarbeit der Projektpartner, die mit ihrer unterschiedlichen Expertise eine Verknüpfung zwischen dem makroskopischen Wachstum und den molekularen Prozessen herstellen können. Ergebnisse einer detaillierten in-situ Charakterisierung der Chemie und Kinetik unter verschiedenen Prozessbedingungen sollen korreliert werden mit der Untersuchung der relevanten Oberflächenchemie unter Ultrahochvakuum (UHV)- Bedingungen. Als Modellsystem soll die Abscheidung von Kobalt dienen, da in Vorarbeiten hier eine sehr facettenreiche Chemie beobachtet wurde. Aus den Ergebnissen des Gemeinschaftsprojekts werden wichtige Hinweise für eine zukünftige Skalierung und Optimierung des Prozesses in Richtung auf effiziente und hoch selektive Verfahren für die Abscheidung reiner Metallfilme erwartet.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Ehemaliger Antragsteller: Privatdozent Dr. Naoufal Bahlawane, bis 6/2011