Mechanische Spektroskopie an metallischen Gläsern in reduzierter Dimensionalität

Abstract

Die Dynamik in Gläsern zeigt ein breites Spektrum an Relaxationszeiten und ist bisher nicht vollständig aufgeklärt. Als Ursache der komplexen Dynamik werden dynamische Heterogenitäten mit charakteristischen Zeiten und Längenskalen angesehen. Einen direkten Zugang zu atomistischen Prozessen bieten bisher ausschließlich Simulationsstudien. Mit dem Ziel relevante Längenskalen und den Einfluss der Dimensionalität experimentell zu studieren werden hier dünne Schichten aus amorphem PdCuSi mittels mechanischer Spektroskopie untersucht. Die verwendete Doppelpaddel-Oszillator Technik ermöglicht Verlustprozesse in Filmen mit nur wenigen Nanometern Schichtdicke zu messen. Um eine Referenz zu dem Verhalten massiver Proben bei gleicher Herstellung zu erhalten, wird eine Schichtdicke von 200 nm gewählt. Die mechanische Analyse dieser Schicht zeigt einen ausgeprägten Verlust oberhalb von Raumtemperatur, bei dem Glasübergang wird ein starker viskoser Verlust beobachtet. Für dünne Schichten zeigt sich eine kritische Schichtdicke von 25-30 nm, unterhalb derer kein mechanischer Verlust bei mittleren Temperaturen mehr messbar ist. Es wird nur bei hoher Temperatur der viskos bedingte primäre Verlustprozess, jedoch kein sekundärer Prozess beobachtet. Das Nichtauftreten des sekundären (β-) Verlustes wird mit den Eigenschaften atomarer kettenartiger Verschiebungen erklärt. Diese Prozesse erzeugen langreichweitige Spannungsfelder, welche mit Oberflächen und Grenzflächen wechselwirken (Bildkräfte), worauf die Kettenprozesse annihilieren.