| Forschungsthemen | |
| Ionengestützte Deposition von h-BN/c-BN - Schichten | zurück zur Übersicht |
|
Bornitrid tritt, ebenso wie Kohlenstoff, hauptsächlich in zwei Modifikationen auf. Die geschichtete hexagonale Form (h-BN) ist dem Graphit sehr ähnlich, die Struktur des kubischen Bornitrids (c-BN) entspricht der des Diamant. Abb. 1: Kristallstruktur von Diamant (a) und c-BN (b) Kubisches Bornitrid ist nach Diamant das zweithärteste bekannte Material, allerdings ist es thermisch stabiler als dieser: während Diamant ab ca. 600°C an Luft 'verbrennt', ist c-BN bis über 1000°C hinaus stabil.Hinzu kommt, das c-BN im Gegensatz zu Diamant keine Verbindung mit Eisen und Eisenähnlichen Stoffen eingeht und sich somit auch bei hohen Temperaturen zur Bearbeitung beispielsweise von Stählen eignet. C-BN ein Halbleiter mit großer Bandlücke, sowohl p- als auch n-Dotierung ist möglich und bekannt. Die Herstellung von c-BN in kristalliner Form (Bulk) geschieht standardmäßig über Hochtemperatur-Hochdrucksynthese; hiermit erreicht man Kristallitgrößen von ca. 1mm. Kristallines c-BN ist kommerziell erhältlich und wird beispielsweise als Schleifmittel oder gesintert in Form von Schneid- und Schalwerkzeugen industriell eingesetzt.
Abb.2 : Kristallines c-BN (de Beers). Die Größe der Kristallite beträgt ca. 0.5 mm Dünne Filme lassen
sich bisher nur mit ionengestützten Verfahren abscheiden: der zum Erreichen
der kubischen Struktur notwendige kompressive Streß im Film wird durch
permanenten massiven Ionenbeschuß der aufwachsenden Schicht erreicht.
Abb.3 : c-BN-Film auf Si, ca. 150 nm dick, abgeplatzt Bei dem in dieser Abteilung verwendeten Verfahren handelt es sich um ein Standard-IBAD-Verfahren (Ion Beam Assisted Deposition). Elementares Bor wird durch Argon-Ionensputtern in die Gasphase überführt, das sich abscheidende Bor wird simultan aus einer zweiten Ionenquelle mit einem Argon/Stickstoff-Gemisch bestrahlt. Der Film kann in situ elektronenspektroskopisch charakterisiert werden, als Standardanalyseverfahren kommen Augerelektronenspektrokopie (AES) sowie Elektronenverlustspektroskopie (EELS) zum Einsatz. In Verbindung mit einer rasterbaren Ionenquelle werden Auger-Tiefenprofile aufgenommen, eine LEED-Optik ermöglicht in situ die Untersuchung der strukturellen Eigenschaften. Die vorrangigen Ziele der hier durchgeführten Arbeiten bestehen in der Untersuchung der Nukleations- und Wachstumsprozesse dünner c-BN-Filme. Ein weiterer Schwerpunkt besteht in der Suche nach möglichen Wegen, den Streß einerseits schon während der Präparation wie auch postpräparativ beispielsweise durch mittelenergetische Ionenbestrahlung abzubauen. Ansprechpartner: PD Dr. Hans-Gerd Boyen
|
