Interdiffusion und Interreaktion in epitaktischen metallischen Schichtsystemen unter dem Einfluß diffusionsinduzierter Spannungen

Abstract

Zentrales Ziel dieser Arbeit ist es, den Einfluß durch die Diffusion selbst erzeugter Spannungen auf Festkörperreaktionen in Schichtpaketen zu untersuchen. Solche Spannungen können zum Beispiel durch eine Gitterfehlpassung oder eine unterschiedliche Mobilität der einzelnen Komponenten während eines Transportprozesses im Material erzeugt werden. Deshalb wurden zwei Systeme, Ag-Au mit verschwindender Fehlpassung (0,2 %) und ähnlicher Mobilität der Komponenten sowie Cu-Au mit großer Gitterfehlpassung (12 %) und unterschiedlicher Mobilität der Komponenten, ausgewählt. Während das System Ag-Au voll mischbar ist, findet man beim System Cu-Au bei niedrigen Temperaturen Ordnungsphasen. Zur Untersuchung der Schichten wurden hochauflösenden Verfahren zur strukturellen und chemischen Analyse ausgewählt und weiterentwickelt (Z-Kontrast Elektronenmikroskopie, Sekundärneutralteilchenmassenspektrometrie). Bei der Interdiffusion in Ag/Au Schichtsystemen wird kein Einfluß von diffusionsinduzi! erten Spannungen gefunden. Bei der Festkörperreaktion in Cu/Au Schichtsystemen dagegen findet man einen großen Einfluß von diffusionsinduzieren Spannung auf den Reaktionsverlauf. Diese führen zu einer zweistufigen Festkörperreaktion, wobei sich die Reaktionsmechanismen der beiden Reaktionsstufen grundlegend unterscheiden. Zwischen den beiden Reaktionsschritten befindet sich das System in einem metastabilen Zustand. In dieser Arbeit wird eine genaue Beschreibung der einzelnen Reaktionschritte sowohl oberhalb wie auch unterhalb der Ordnungstemperatur gegeben.