Forschungsprojekte

Epitaktische Legierungsfilme

Metallische Legierungsfilme mit einer Dicke von einigen Nanometern finden u.a. als leitende Schichten in Halbleiterbauelementen und als magnetische Speicherschichten in Festplattenspeichern Verwendung. Durch das Aufwachsen auf eine Unterlage und die Wirkung der oberen Grenzschicht verhalten sich solche Metallfilme i. a. anders als das Volumenmaterial; einzelne Komponenten können segregieren, die magnetische Anisotropie wird durch die Grenzflächen verändert und das Phasenverhalten ist durch die reduzierte Dicke bestimmt. Wir präparieren Modellsystem für solche Legierungen und versuchen einzelne Effekte zu isolieren und strukturell zu erklären, um so Voraussagen für andere Materialien machen zu können.

Festkörperentnetzen von dünnen Schichten

Ein bedeutender Zerstörungsmechanismus von dünnen Schichten mit Schichtdicken im Nanometerbereich ist das Entnetzen der Schicht im festen Zustand. Das bei dünnen Schichten hohe Verhältnis von Oberfläche zu Volumen führt dazu, dass Selbstdiffusion vorrangig auf der Oberfläche stattfindet, wo die Diffusion aufgrund des größeren Freiraums bis zu 1000 mal schneller ist als im Festkörper. Das hat zur Folge, dass Umwandlungen wie das Entnetzen der Schicht bereits bei Temperaturen möglich sind, an denen das Schichtmaterial noch fest ist. Dabei ist zu beachten, dass diese Umwandlung bei ausreichend hoher Temperatur spontan abläuft, da eine entnetzte Schicht bestehend aus einzelnen Inseln Aufgrund des Verhältnisses von Oberflächen- und Grenzflächenenergien einen thermodynamisch günstigeren Zustand darstellt. Die Analyse der Entnetzung mit Röntgenbeugung eröffnet dabei interessante Einblicke in das Verhaten der Entnetzung insbesondere in die Dehnungszustände der Schichten, die mit etwas aufwand mit atomarer Genauigkeit untersucht werden können.