Mikrostruktur und Wachstum bei der ionenstrahlunterstützten Deposition von Yttrium-stabilisierten Zirkonoxid-Filmen

Abstract

In dieser Arbeit wurden transmissionselektronenmikroskopische Untersuchungen (TEM) an bei Raumtemperatur, mittels Ionenstrahlunterstützter Deposition (IBAD) abgeschiedener Yttrium-stabilisierter Zirkonoxid-Filme (YSZ) durchgeführt, um so eine detaillierte Beschreibung des Wachstumsmechanismus bei der Ausbildung der biaxialen Textur zu ermöglichen. Die TEM-Beobachtungen (Querschnitt und Aufsicht) wurden mit Röntgenmessungen verglichen.Für die konventionelle Herstellung von biaxial texturierten YSZ-Schichten sind die Parameter des unterstützenden Ionenstrahls von entscheidender Bedeutung. Die Filme wurden unter verschiedener Beschussintensität des unterstützenden Ionenstrahls abgeschieden, um so Aussagen über den Einfluss des Ionenbeschusses während des Wachstums machen zu können. Experimente, bei denen dünne Filme nachträglich mit Ionen beschossen wurden, gaben Aufschluss über den Einfluss der Ionendosis.Das Wachstum von IBAD-YSZ-Filmen lässt sich in mehrere Phasen unterteilen. Die Frühphase des Filmwachstums ist durch eine amorphe Anfangsschicht charakterisiert, deren Dicke mit zunehmender Intensität des unterstützenden Ionenstrahls abnimmt. Durch die ionenstrahlinduzierte Keimbildung und das weitere Wachstum der Keime wird eine kristalline Schicht gebildet, die zu Beginn keine Vorzugsorientierung zeigt. Neben dem Ankeimen neuer Körner, konnten in hochaufgelösten TEM-Querschnittsbildern (HREM) Prozesse der diskontinuierlichen und kontinuierlichen Orientierungsänderung beobachtet werden. Nach dieser Phase der Wachstumsselektion geschieht das weitere Filmwachstum kolumnar.Die Ergebnisse wurden mit verschiedenen Modellvorstellungen, die eine biaxiale Textur durch eine Unterdrückung von fehlorientierten Körnern beschreiben, diskutiert.