Münster 1999 – wissenschaftliches Programm

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DS: Dünne Schichten

DS 1: Ionenimplantation I

DS 1.5: Fachvortrag

Montag, 22. März 1999, 10:30–10:45, PC 7

Ionstrahlmischen und strahlungsinduzierte Diffusion an Metal/Keramik Grenzflächen — •Ralf Nagel, A.G. Balogh und H. Hahn — Technische Universitẗ Darmstadt, Fachbereich Materialwissenschaft, Petersenstr. 23, 64287 Darmstadt

Durch das zunehmende Interesse an Metal/Keramik Grenzflächen für industrielle Anwendungen wird die systematische Untersuchung des Atomtransports durch diese Grenzflächen immer wichtiger. Es wurde gezeigt, daßbei Ionstrahlmischexperimenten die Mischungsraten teilweise stark überhöht sind und nicht durch ein rein ballistisches Mischen erklärt werden können.

Mögliche Ursachen für diese, teilweise temperaturabhängigen, Effekte sind chemische Potentiale, chemische Diffusion in thermal spikes und strahlungsinduzierte Diffusion. In Metal/Keramik Grenzflächen sind die Tansportmechanismen komplizierter als in Metal/Metal Systemen, da bei der Diffusion zwei Teilgitter beteiligt sein können und die Bindungstypen von kovalent bis ionisch reichen.

Untersucht wurden verschiedene Oxidkeramiken (SiO₂, Al₂O₃, MgO) die jeweils mit einer dünnen Metallschicht (70nm) bedampft wurden (Fe, Cu, Ni). Bestrahlungen mit drei Ionensorten (Ar, Xe, Kr), in einem Energiebereich zwischen 150keV und 12MeV wurden bei Temperaturen zwischen 77K und 900K durchgeführt. Die Qualität der Proben wurde mit hochauflösender Rasterelektronenmikroskopie (HREM) untersucht, die Konzentrationstiefenprofile wurden mit Hilfe der Rutherford Rückstreuspektroskopie (RBS) bestimmt. Die verschiedenen Diffusionsmechanismen und möglichen Ursachen werden diskutiert.