• Deutsch
    • English
  • English 
    • Deutsch
    • English
  • Login
Item View 
  •   Home
  • Naturwissenschaften, Mathematik und Informatik
  • Fakultät für Physik (inkl. GAUSS)
  • Item View
  •   Home
  • Naturwissenschaften, Mathematik und Informatik
  • Fakultät für Physik (inkl. GAUSS)
  • Item View
JavaScript is disabled for your browser. Some features of this site may not work without it.

Glättungsmechanismen beim Ionenbeschuss rauer amorpher Oberflächen

Smoothing mechanisms due to ion bombardment of rough amorphous surfaces

by Sebastian Vauth
Doctoral thesis
Date of Examination:2007-10-11
Date of issue:2008-03-18
Advisor:Prof. Dr. Stefan G. Mayr
Referee:Prof. Dr. Stefan G. Mayr
Referee:Prof. Dr. Hans-Ulrich Krebs
crossref-logoPersistent Address: http://dx.doi.org/10.53846/goediss-3417

 

 

Files in this item

Name:vauth.pdf
Size:9.24Mb
Format:PDF
Description:Dissertation
ViewOpen

The following license files are associated with this item:


Abstract

English

Investigation of surface structures constitutes a broad field of contemporary research. Particularly due to proceeding miniaturization of electronic devices controlling the formation and evolution of surfaces and interfaces is desirable. Therefore, understanding the structure evolution is of fundamental interest. A dynamical process can serve as a driving force for structure evolution. In this thesis this role is played by ion bombardment in the low keV energy range. Amorphous thin films act as the material system investigated here. The aim of this work is the identification of the mechanisms leading to the ion bombardment induced structure evolution. To reach this goal experimental investigations and computer simulations are performed. On the experimental side thin films of the metallic glass Zr65Al7.5Cu27.5 are prepared by cocondensation. Subsequently the surfaces are bombarded with Kr+ ions with 3 keV kinetic energy. The topographies of all surfaces are investigated by scanning tunneling microscopy (STM) and quantitatively analyzed by statistical measures like roughness and correlation functions. For clarification of the atomistic processes during ion bombardment molecular dynamics (MD) simulations are performed. Here, the metallic glass CuTi and the semiconductor glass Si serve as model systems. Furthermore, on the side of simulations modeling of structure evolution by stochastic partial differential equations, which are numerically solved by a finite difference scheme, is performed. In the course of this thesis it is shown that smoothing of surface structures by ion bombardment in the low keV energy range is possible. Additionally, surface viscous flow and ballistic transport are identified as the dominating smoothing mechanisms. These mechanisms are compared with each other with respect to the lateral structure size.
Keywords: surfaces; ion bombardment; structure evolution; driven systems; transport phenomena; amorphous systems; glasses; metals; semiconductors; scanning tunneling microscopy; molecular dynamics simulations; stochastic rate equations

Other Languages

Die Untersuchung von Oberflächenstrukturen bildet ein weites Feld aktueller Forschung. Insbesondere unter dem Aspekt der fortschreitenden Miniaturisierung elektronischer Bauteile ist es von Interesse, Oberflächen und Grenzflächen kontrolliert herzustellen und zu verändern. Dafür ist das Verständnis der an der Strukturentwicklung beteiligten Prozesse von fundamentaler Bedeutung. Ein dynamischer Prozess kann als treibende Kraft für die Strukturentwicklung dienen. Diese Rolle wird in dieser Arbeit von Ionenbestrahlung im Energiebereich weniger keV übernommen. Als Materialsystem dienen hier amorphe dünne Schichten. Das Ziel dieser Arbeit ist die Identifikation der Mechanismen, die zu der durch Ionenbeschuss getriebenen Strukturentwicklung führen. Um dieses Ziel zu erreichen, werden experimentelle Untersuchungen und Computer-Simulationen durchgeführt. Auf der experimentellen Seite werden dünne Schichten des metallischen Glases Zr65Al7.5Cu27.5 durch Kokondensation hergestellt. Diese Oberflächen werden anschließend mit Kr+ Ionen der Energie 3 keV bestrahlt. Sämtliche Oberflächen werden bezüglich ihrer Topographie mit einem Rastertunnelmikroskop untersucht. Die so gemessenen Oberflächentopographien werden anschließend anhand von Größen wie der Rauigkeit und verschiedenen Korrelationsfunktionen quantitativ charakterisiert. Zur Aufklärung der atomistischen Prozesse beim Ionenbeschuss werden Molekulardynamik-Simulationen durchgeführt. Als Modellsysteme dienen hier das metallische Glas CuTi sowie das Halbleiterglas Si. Des Weiteren erfolgt auf der Seite der Simulationen eine Modellierung der Strukturentwicklung mittels stochastischer partieller Differentialgleichungen, die durch die Methode der finiten Differenzen numerisch gelöst werden. Im Rahmen dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass die Glättung von strukturierten Oberflächen durch Ionenbestrahlung im Energiebereich weniger keV möglich ist. Darüber hinaus konnten viskoses Oberflächenfließen und ballistischer Transport als wesentliche Glättungsmechanismen identifiziert und abhängig von der betrachteten Strukturgröße quantitativ miteinander verglichen werden.
Schlagwörter: Oberflächen; Ionenbestrahlung; Strukturentwicklung; getriebene Systeme; Transportphänomene; amorphe Systeme; Gläser; Metalle; Halbleiter; Rastertunnelmikroskopie; Molekulardynamik-Simulationen; stochastische Ratengleichungen
 

Statistik

Publish here

Browse

All of eDissFaculties & ProgramsIssue DateAuthorAdvisor & RefereeAdvisorRefereeTitlesTypeThis FacultyIssue DateAuthorAdvisor & RefereeAdvisorRefereeTitlesType

Help & Info

Publishing on eDissPDF GuideTerms of ContractFAQ

Contact Us | Impressum | Cookie Consents | Data Protection Information
eDiss Office - SUB Göttingen (Central Library)
Platz der Göttinger Sieben 1
Mo - Fr 10:00 – 12:00 h


Tel.: +49 (0)551 39-27809 (general inquiries)
Tel.: +49 (0)551 39-28655 (open access/parallel publications)
ediss_AT_sub.uni-goettingen.de
[Please replace "_AT_" with the "@" sign when using our email adresses.]
Göttingen State and University Library | Göttingen University
Medicine Library (Doctoral candidates of medicine only)
Robert-Koch-Str. 40
Mon – Fri 8:00 – 24:00 h
Sat - Sun 8:00 – 22:00 h
Holidays 10:00 – 20:00 h
Tel.: +49 551 39-8395 (general inquiries)
Tel.: +49 (0)551 39-28655 (open access/parallel publications)
bbmed_AT_sub.uni-goettingen.de
[Please replace "_AT_" with the "@" sign when using our email adresses.]