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Autor(en): Frank, Achim
Titel: Inselwachstum auf Festkörperoberflächen unter Ionenbestrahlung
Sonstige Titel: Island growth on solid surfaces under ion irradiation
Erscheinungsdatum: 2004
Dokumentart: Dissertation
URI: http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:93-opus-21793
http://elib.uni-stuttgart.de/handle/11682/6584
http://dx.doi.org/10.18419/opus-6567
Zusammenfassung: Das Wachstum dünner Schichten auf Festkörper-oberflächen ist inzwischen ein industriell weit verbreitetes Verfahren um die Eigenschaften von Werkstoffen den entsprechenden Bedürfnissen anzupassen. Die genaue Beherrschung und Kontrolle von Aufdampfprozessen spielt dabei eine wesentliche Rolle. Insbesondere die Vermeidung von Inselbildung bei epitaktischem Wachstum dünner Schichten ist ein wesentliches Ziel. Häufig werden niederenergetische Ionen (mit Energien unter etwa 1 keV) für diesen Zweck eingesetzt. In dieser Arbeit dagegen werden Ionen mit kinetischen Energien im 20-30 keV Bereich für diesen Zweck verwendet. Durch die Bestrahlung mit Ionen im keV-Bereich kann also eine signifikante Änderung des Inselwachstums auf Festkörperoberflächen erreicht werden. Insgesamt konnte beobachtet werden, daß Heilium-Bestrahlung die Inseldurchmesser bei niedrigen Substrattemperaturen im Verhältnis zu unbestrahlten Probenorten stark ansteigen läßt, während bei höheren Temperauren nur eine leichte Verbreiterung und Abflachung der Inseln zu beobachten ist. Bei Argon-Bestrahlung bleiben die Inseldurchmesser bei steigender Inselbedeckung näherungsweise konstant. Ab einer Temperatur der Knudsenzelle von 550 - 260 C kann beobachtet werden, daß unter Argon-Bestrahlung eine Wismut-Schicht entsteht, im Gegensatz zu unbestrahlten Probenorten. Die Computersimulation zeigte als wichtigen neuen Effekt bei der Bestrahlung, daß Inseln aufschmelzen und sich anschließend unter Minimierung ihrer Gesamtenergie neu ordnen. Die Inseln sind dann erheblich breiter und flacher. Zudem werden Verzwilligung, Facettierung und deutliche Umlagerungen der Inseln in der Simulation beobachtet.
The growth of thin solid films on solid surfaces is an industrially wide-spread method to adapt the characteristics of materials to the appropriate needs. The exact control of the evaporating processes is substantial in particular to avoid the formation of islands with epitactic growth. Frequently the irradiation of low-energy ions (with energies below approximately 1 keV) is used for this purpose. A significant change of the island growth on solids can be observed by ion irradiation within the keV energy range. Altogether it can be stated that Helium irradiation increases the islands lateral dimensions when compared to unirradiated samples while at higher temperatures only a slight broadening and flattening of the islands is observed. With Argon irradiation the island diameter stays approximately constant with increasing thickness of the adsorbate. At high temperatures of 550 - 260 C of the Knudsen evaporation cell, i.e. high evaporation rates, it can be observed that by using Argon irradiation Bismuth layers originate in contrast to the islands in the not irradiated sample areas. The molecular dynamics simulation showed as an important new effect of irradiation that the islands can melt and evaporate, and may later on condense to the surface. The resulting islands are much broader and flatter than those without irradiation. The newly formed islands show twinning, facetting and clearly visible reordering.
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