Substratinduzierte Nanokristallisation amorpher Schichten

• Antragsteller: Professor Dr. Harald Schmidt
• Fachliche Zuordnung: Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien
• Förderung: Förderung von 2007 bis 2012
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 35266068

Nanokristalline Schichten mit Dicken im Mikrometerbereich lassen sich sehr effizient durch die In-situ-Kristallisation amorpher Schichten herstellen, die durch Magnetronsputterdeposition abgeschieden werden. Der Kristallisationsprozess (Geschwindigkeit, Keimbildung, Mikrostrukturausbildung) hängt dabei von vielerlei Faktoren wie Temperatur, mechanische Spannungen, Reinheit des Ausgangsmaterials etc. ab. Am Beispiel von Siliciumcarbid (SiC) konnte gezeigt werden, dass auch das Substrat auf dem die Abscheidung erfolgte bei sonst gleichen Parametern einen entscheidenden Einfluss auf die Kristallisationsvorgänge und insbesondere auf die zugrunde liegende Kinetik hat. Ziel dieses Projekts ist die Untersuchung und Erklärung dieses Phänomens auf der Basis eines durch Punktdefekte kontrollierten Kristallisationsmechanismus sowie die Entwicklung einer Methode den Grad der Kristallisation sowie die Kristallitgröße unabhängig von der Temperatur gezielt zu beeinflussen. Hierzu sollen Experimente mit Dünnschicht- Röntgenbeugung und in Ergänzung mit Transmissions-Elektronenmikroskopie und spektroskopischen Methoden an amorphen Schichten durchgeführt werden, die auf den verschiedensten Substraten (z. B. Si, SiC, C, etc.) abgeschieden wurden. Die Kinetik der Punktdefekte und der Atome soll durch Selbstdiffusionsuntersuchungen charakterisiert werden, die mit Isotop-Heterostrukturen und Sekundärionen- Massenspektrometrie (SIMS) erfolgen. Aus den Ergebnissen soll ein Modell zur substratabhängigen Kristallisation amorpher Schichten erstellt werden, das einen defektkontrollierten Ansatz bestätigt oder widerlegt. Die Ergebnisse würden substantiell zum besseren Verständnis von Kristallisationsvorgängen dünner Schichten beitragen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen