Rauhigkeit und Durchmischung der Grenzflächen in laserdeponierten Cu-Ag- und Fe-Ag-Schichtsystemen

Abstract

Aufgrund der hohen kinetischen Energie der bei der gepulsten Laserdeposition auftretenden Ionen weisen die mit Hilfe dieser Methode präparierten Dünnschichten einige markante Unterschiede im Vergleich zu mittels traditioneller Verfahren hergestellter Filme auf. In dieser Arbeit wird insbesondere der Einfluß von Implantation und Wiederabtrag der Oberfläche durch die schnellen Ionen auf das Wachstum der Schicht sowie auf Rauhigkeit und Durchmischung der Grenzflächen an den entmischenden Systemen Cu-Ag und Fe-Ag untersucht. Dazu wurden in-situ-Messungen der Oberflächenkonzentration mittels Augerelektronenspektroskopie durchgeführt, die in Kombination mit einem numerischen Modell der Implantation Rückschlüsse auf die Durchmischung der inneren Grenzflächen erlauben, wobei ein stark asymmetrischer Verlauf der Konzentration über die Grenzfläche beobachtet wird. Die Ausdehnung der Grenzfläche liegt im Bereich weniger Nanometer und ist abhängig vom deponierten Element, wie mit Hilfe der Kleinwinkel-Röntgenstreuung gezeigt wurde. Im System Cu-Ag konnte der Anteil von Rauhigkeit und Durchmischung an der Breite der Grenzfläche mit dieser Methode getrennt werden. Dagegen wurde im Fe-Ag-System die Durchmischung direkt mittels Konversionselektronen-Mößbauerspektroskopie bestimmt. Dabei zeigt sich, daß bei der Deposition von Fe auf Ag eine scharfe Grenzfläche gebildet wird, während bei der Deposition von Ag auf Fe eine durchmischte Zone von bis zu 1,5nm Dicke entsteht. Die Ursachen für diese Unterschiede werden anhand der Implantation der schnellen Ionen und dem durch diese hervorgerufenen Sputtern der Oberfläche diskutiert.