Thermisch induzierte Gestaltinstabilität von Vielfachschichten

Abstract

Im Rahmen der Dissertation wurde die Gestaltinstabilität von Vielfachschichten nicht mischender Komponenten (Nb/Cu, Fe/Au, Fe/Ag, Co/Cu, Co/C) während einer Wärmebehandlung von bis zu 700°C untersucht (bei diesen Systemen wird bis zu dieser Temperatur keine Rekristallisation beobachtet). Dabei wurde gefunden, dass diese Vielfachschichten dann thermisch instabil sind, wenn die Grenzflächenenergie lokal veränderlich ist und dadurch eine Diffusionsstrom parallel zu den Grenzflächen induziert wird. Die lokale Variation der Grenzflächenenergie kann sowohl durch eine lokale Variation der Grenzflächenkrümmung, als auch durch eine Variation der mechanischen Spannung an den Grenzflächen verursacht werden. Das führt dazu, dass in stark verspannt kohärent wachsenden Systemen, wie den Systemen Fe/Au und Fe/Ag, bei denen ein Säulenwachstum mit korrelierter Grenzflächenkrümmung beobachtet wird, eine Desintegration der dünneren Lage zu Ketten von Nanopartikeln senkrecht zur Schicht auftritt. Dagegen bilden sich in dem stark verspannten, jedoch inkohärent wachsenden System Nb/Cu Nanopartikel, deren Position in den verschiedenen Lagen nicht korreliert ist. Schließlich zeigte sich, dass in dem kohärenten, schwach verspannten System Co/Cu keine Desintegration bis 700°C auftrat, ebenso wie bei dem System Co/C, das durch seine amorphe Komponente während der Deposition ebenfalls weder Rauigkeiten noch Spannungen aufbaut.