Regensburg 2002 – wissenschaftliches Programm

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DS: Dünne Schichten

DS 25: FV-internes Symposium „Strukturbildung durch Ionenstrahlen“ Teil I

DS 25.3: Hauptvortrag

Donnerstag, 14. März 2002, 14:30–15:00, HS 32

Oberflächen und Grenzflächen unter Ionenbeschuss - Züchtung und Zähmung von Nanostrukturen — •Karl-Heinz Heinig, Torsten Müller, Bernd Schmidt, Matthias Strobel und Wolfhard Möller — Forschungszentrum Rossendorf e.V., Institut für Ionenstrahlphysik und Materialforschung, Postfach 51 01 19, 01314 Dresden

Durch Ionenbeschuss können Festkörper weit weg vom thermodynamischen Gleichgewicht gebracht werden. Eingefrorene Nichtgleichgewichtsphasen werden z.B. erzeugt, indem Ionen unlöslicher Fremdatome in den Festkörper eingeschossen werden. Die thermisch aktivierte Relaxation hin zum Gleichgewicht führt zur Phasenseparation, wobei Präzipitate und komplexe Nanostrukturen entstehen können. Unter Ionenbeschuss kann auch ein stationärer Nichtgleichgewichtszustand realisiert werden, in dem die kontinuierliche Defekterzeugung mit der gleichzeitig stattfindenden Defektausheilung konkurriert. In beiden Fällen haben wir Strukturbildungen und Selbstorganisationen beobachtet. Theoretische Untersuchungen zum Ionenbeschuss von Nanoclustern führten zur Entdeckung der inversen Ostwald-Reifung, bei der im Unterschied zur Lifshitz-Slyosov-Wagner-Theorie die monodisperse Größenverteilung als asymptotische Lösung gefunden wurde. Formal kann der Effekt durch eine negative Grenzflächenspannung bei Ionenbeschuss beschrieben werden. Das theoretische Ergebnis konnten wir für Goldcluster in SiO2 experimentell bestätigen. Die Konkurrenz von Ionenstrahlmischen und Phasenseparation kann auch zu Instabilitäten von ebenen Grenz- und Oberflächen führen. So führt die effektive negative Grenzflächenspannung zur Selbstorganisation einer extrem scharfen Ge-Nanoclusterschicht im SiO2 parallel zur Si/SiO2-Grenzfläche. Letztere ist im EU-GROWTH-Projekt GR01-2000-25619 die Grundlage für die Entwicklung neuartiger nichtflüchtiger Speicher.