Münster 1999 – wissenschaftliches Programm

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M: Metallphysik

M 9: Nanokristalle II

M 9.3: Vortrag

Montag, 22. März 1999, 15:45–16:00, S 6

1/f–Rauschen in nanokristallinen Metallen — •H. Stoll, E. Ochs und A. Seeger — MPI für Metallforschung, Heisenbergstr. 1, 70569 Stuttgart

In dünnen Metallschichten wird neben dem bekannten Nyquist–Rauschen, verursacht durch die thermische Bewegung der Ladungsträger, eine niederfrequente Widerstandsfluktuation beobachtet, deren spektrale Dichte ungefähr proportional zum Kehrwert der Frequenz f abnimmt. Dieses „1/f–Rauschen“ wird der thermisch aktivierten Bewegung von Atomen zugeordnet. Aus Messungen der Temperaturabhängigkeit des 1/f–Rauschens kann die Verteilungsfunktion der entsprechenden Aktivierungsenergien bestimmt werden. Während in einkristallinen Metallschichten das Maximum dieser Verteilung der Aktivierungsenergie der Selbstdiffusion entlang von Versetzungen entspricht, findet man in polykristallinen Schichten eine Zunahme des 1/f–Rauschens infolge der thermisch aktivierten Bewegungen von Atomen in den Korngrenzen. Erste Messungen an nanokristallinen Gold–Schichten (hergestellt mittels Gasphasenabscheidung), die im Temperaturbereich 300 bis 330 K durchgeführt wurden, zeigen ein wesentlich stärkeres 1/f–Rauschen im Vergleich zu polykristallinen Schichten desselben Materials; der Unterschied beträgt bei 310 K etwa einen Faktor 25. Normiert man das Rauschen auf die Korngrenzendichte so ergibt sich ein etwas höherer Rauschbeitrag der Korngrenze des nanokristallinen Materials, was mit der im Durchschnitt größeren Breite dieser Korngrenze im Vergleich zur „gewöhnlichen“ Korngrenze erklärt werden kann. Durch Messungen des 1/f–Rauschens in einem erweiterten Temperaturbereich sollte auch bei nanokristallinen Metallen die Verteilung der Aktivierungsenergien der thermisch aktivierten Bewegungen der Atome in den Korngrenzen zugänglich sein.