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

Abstract

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.