Regensburg 1998 – scientific programme

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DS: Dünne Schichten

DS 17: Multilayer II

DS 17.2: Fachvortrag

Thursday, March 26, 1998, 10:30–10:45, H 31

Theoretische Untersuchungen zur Stabilität nanoskaliger Multischichten — •M. Hentschel¹, M. Bobeth¹, G. Diener², and W. Pompe¹ — ¹Institut für Werkstoffwissenschaft — ²Institut für Theoretische Physik, Technische Universität Dresden, D-01062 Dresden

Beim Einsatz nanoskaliger Multischichten bei erhöhten Temperaturen kann es zum Versagen des Schichtsystems durch Agglomeration einzelner Schichten kommen. Die Evolution von Konzentrationsprofilen in Multischichten wurde im Rahmen der Cahn-Hilliard-Theorie für den Fall eines phasenseparierenden Systems untersucht. Die bekannten stationären Lösungen der 1d Cahn-Hilliard-Diffusionsgleichung entsprechen periodischen Konzentrationsprofilen für gegebene mittlere Konzentration und Periodenlänge der Multischicht, die sich nach Kurzzeitrelaxation einstellen. Numerische Simulationen der Langzeitrelaxation zeigten, wie Dickenschwankungen zur Instabilität der Multischicht durch Schrumpfen und Auflösen der dünneren Schichten führen. Für hinreichend dicke Schichten konnten einfache analytische Zusammenhänge für die Dickenänderungen in beliebigen Schichtfolgen abgeleitet werden. Laterale Dickenschwankungen werden infolge des Wirkens von Kapillarkräften abgebaut. Aus dem Wettstreit zwischen Multischicht-Instabilität und Kapillarkräften resultieren kritische Wellenlängen für die Grenzflächenrauhigkeit, oberhalb derer die Multischicht instabil ist und durch Lochbildung und -wachstum zerfällt. Dieser Zerfallsmechanismus wird mit anderen vorgeschlagenen Mechanismen verglichen.