Hamburg 2001 – wissenschaftliches Programm

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DS: Dünne Schichten

DS 16: Ionenimplantation II

DS 16.1: Vortrag

Donnerstag, 29. März 2001, 10:15–10:30, S 5.1

Diffusion von Gold-Markerschichten in NiO, ZnO und SiO₂ aufgrund Hochenergie-Ionenbestrahlung — •Wolfgang Bolse¹, Beate Schattat¹, Siegfried Klaumünzer², Felix Harbsmeier³ und Axel Jasenek⁴ — ¹Institut für Strahlenphysik, Universität Stuttgart — ²Ionenstrahllabor, Hahn-Meitner-Institut Berlin — ³II. Physikalisches Institut, Universität Göttingen — ⁴Institut für physikalische Elektronik, Universität Stuttgart

Im Zuge einer systematischen Studie der atomaren Transportprozesse in oxidischen Dünnschichtpaketen aufgrund der elektronischen Energiedeposition durch schnelle Ionen haben wir die Drift und Verbreiterung dünner Au-Markerschichten in NiO, ZnO und SiO₂ untersucht. Die Au-Schichten von ca. 1 nm Dicke wurden etwa 100 nm tief in magnetron-gesputterte, mehrere hundert nm dicke NiO-, ZnO- bzw. SiO₂-Schichten auf Si-Substraten deponiert. Die Proben wurden bei 77 K mit 10¹³ – 10¹⁵ Ar-, Kr- bzw. Xe-Ionen/cm² von 90 – 260 MeV Energie bestrahlt. Die Konzentrationsprofile vor und nach der Bestrahlung wurden mittels Rutherford Rückstreu Spektroskopie an 900 keV α-Teilchen bestimmt. In NiO und ZnO zeigt sich neben einer Verbreiterung des Markerprofils eine Verschiebung seines Schwerpunkts in

Richtung Oberfläche. Nach Bestrahlung mit 5 · 10¹⁴Xe/cm² ist das Au vollständig an die Oberfläche gewandert. Wir deuten dieses Verhalten als gerichtete Diffusion der Au-Atome in einer kurzzeitig aufgeschmolzenen Ionenspur von wenigen nm Durchmesser. Die Driftursache ist allerdings noch ungeklärt. Im SiO₂ kann nahezu keine Veränderung des Markerprofils nachgewiesen werden.