Münster 1999 – wissenschaftliches Programm

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DS: Dünne Schichten

DS 6: Harte Schichten II

DS 6.2: Fachvortrag

Montag, 22. März 1999, 18:00–18:15, PC 7

Bestimmung des Spannungstensors von cBN-Schichten auf Silizium — •W. Donner¹, A. Rühm¹, B. Nickel¹, P. Scheible², A. Lunk² und H. Dosch^1,3 — ¹Max-Planck-Institut für Metallforschung, Heisenbergstr. 1, D-70569 Stuttgart — ²Univ. Stuttgart, Inst. f. Plasmaforschung, 70550 Stuttgart — ³Univ. Stuttgart, Inst. f. Theoret. und Angew. Physik, 70550 Stuttgart

Elastische Spannungen in cBN Filmen sind bis dato noch nicht quantitativ erfaßt. Integrierende Methoden, wie etwa die Messung der Durchbiegung des Substrates oder der Linienverschiebung in Infrarotabsorptionsspektren geben nur grobe Anhaltspunkte. Eine detaillierte Kenntnis der räumlichen Verteilung und der genauen Größe der Spannungen ist mittels Röntgenstreuung zugänglich. Die Methode der evaneszenten Braggstreuung ist in idealer Weise dazu geeignet, Dehnungen bzw. Spannungen tiefenabhängig zu detektieren und die gesamte Spannungsverteilung in der Schicht zu bestimmen. Wir haben in einer Meßkampagne an der Europäischen Synchrotronstrahlungsquelle den Streßtensor in typischen cBN-Filmen ermittelt. Die Messung der Dehnungen und Berechnung der Normalspannungsdifferenzen erfolgte mit der sin²ϑ-Methode bei streifendem Einfall. Die Gitterparameter- und Texturbestimmungen ergaben, daß die Dehnungen in der Schichtebene isotrop sind und die kubische Phase in der Schichtebene völlig untexturiert ist. Dies rechtfertigt die Annahme eines biaxialen Spannungsmodells (ε₁₁=ε₂₂) und läßt die Bestimmung z.B. von ε₁₁ über den (111)-Netzebenenabstand in Abhängigkeit des Winkels y zwischen Probennormale und Streuvektor zu. Daraus lassen sich die Normalspannungsdifferenzen σ₁₁−σ₃₃ und der unverspannte Abstand d₀ bestimmen. Typische Werte für Textur, Kohärenzlänge und Dehnung werden vorgestellt und diskutiert.