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Nanoanalyse der Frühstadien der Interreaktion im System Al/Ni mittels 3D-Atomsondentomographie

Nanoanalysis of the early stages of interreaction in the binary system Al/Ni by 3D-Atomprobe

by Tobias Jeske
Doctoral thesis
Date of Examination:2001-06-27
Date of issue:2001-08-07
Advisor:Prof. Dr. Reiner Kirchheim
Referee:Prof. Dr. Reiner Kirchheim
Referee:Prof. Dr. Wolfgang Schröter
crossref-logoPersistent Address: http://dx.doi.org/10.53846/goediss-2871

 

 

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Name:jeske.pdf
Size:6.36Mb
Format:PDF
Description:Dissertation
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Abstract

English

Metallic multilayers of layer thicknesses of only a few nanometers are attracting an increasing attetntion in industrial applications. The physical properties of such layered systems are mainly controlled by the interreaction of the constituents. Characteristic to the early stages of interreaction is that not all phases predicted by the equilibrium phase diagram form at the beginning. Instead, a phase formation sequence is commonly observed. The typical length scales of these processes is just a few nanometer, hence an experimental verification of theoretical models is a challenging task. The Tomographic Atomprobe allows a spatial resolved chemical quantitative analysis on these length scales. The binary system Al/Ni is taken as a model system to study the influence of the microstructure on the early stages of interreaction. Based on a model of Coffey and Barmak, an explanation for the different reaction pathes observed by Tomographic Atomprobe analysis is given.
Keywords: TAP; Al/Ni; interreaction; thin films

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Metallische Schichtsysteme mit Schichtdicken im Nanometerbereich werden insbesondere durch die stetige Verkleinerung der Strukturbreiten in der Halbleiterindustrie technologisch zunehmend interessanter. Von entscheidender Bedeutung für die physikalischen Eigenschaften dieser Schichtsysteme ist die Interreaktion, die Wechselwirkung der Komponenten untereinander. Die Frühstadien der Interreaktion werden dadurch ausgezeichnet, daß sich nicht sofort alle intermetallischen Phasen des Systems bilden, sondern eine Bildungssequenz beobachtet wird. Die experimentelle Überprüfung von Modellvorstellungen bezüglich der Frühstadien der Interreaktion gestaltet sich schwierig, da die typischen Längenskalen dieser Prozesse nur wenige Nanometer sind. Die Tomographische Atomsonde ermöglicht eine chemisch quantitative, räumlich hochauflösende Analyse auf genau diesen Längenskalen. Am Beispiel des binären Systems Al/Ni wird der Einfluß der Mikrostruktur auf die Interreaktion untersucht. Die experimentell beobachteten unterschiedlichen Reaktionsverläufe werden, basierend auf einem Modell von Coffey und Barmak, erläutert.
Schlagwörter: TAP; Al/Ni; Interreaktion; Dünne Schichten
 

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