Nanoanalyse höchster Auflösung von metallischen Schichtsystemen

Abstract

Nanoanalyse höchster Auflösung von metallischen Schichtsystemen Die Festkörperreaktion im Bereich der Dünnfilmanwendung ist in den letzten Jahren weiter in den Focus aktueller Forschung gerückt. Technologische Anwendungen profitieren von Schichtstrukturen auf kleinster Skala. Dabei setzt allerdings die gezielte Modifizierung dieser Systeme die Kenntnis ihrer Reaktionseigenschaften voraus. Nur wenige Analysemethoden sind in der Lage, nanoskalige Strukturen zu charakterisieren. Eine herausragende Methode ist die Tomographische Atomsonde. Sie ermöglicht eine chemische Analyse auf atomarer Skala und somit eine Offenlegung der Abhängigkeiten von Schichtreaktionen. Anhand des scheinbar klaren Modellsystems Ag/Al wird die Bedeutung der Mikrostruktur für die Keimbildung und Wachstum der Produktphase demonstriert. Die Berichte der einschlägigen Literatur lassen bei einer Wärmebehandlung nur die Bildung einer Produktphase erwarten. DSC-Messungen von ROY zeigen jedoch das Auftreten von zwei exothermen Wärmetönungen. Eine Interpretation nach COFFEY als zweistufiger Prozess erklärt zwar das Auftreten des Doppelpeaks, liefert für die Keimgröße aber unvernünftig hohe Werte. Die an diesem Punkt ansetzende Analyse der Tomographischen Atomsonde mit ihrer hohen chemischen Auflösung enthüllt eine komplizierte dreidimensionale Reaktions-morphologie. Im zweiten Teil wird ein weiteres Beispiel dafür gegeben, daß selbst nach Vorliegen einer präparierten Lagenstruktur die Reaktionsmechanismen keineswegs vorgegeben sind. Anhand der Nanoanalyse des technologisch aktuellen Co/Cu/Fe19Ni81-Schichtsystems, werden Rückschlüsse auf mögliche Versagensmechanismen des Magnetowiderstandes gezogen und mit Vorschlägen aus der Literatur verglichen. Nur mit detailgenauer Kenntnis der inneren Abhängigkeiten ist eine zielgerichtete Optimierung dieser Systeme möglich.