Ionengestützte Deposition von kubischen Bornitrid-Schichten

Allgemeine Kurzinformation zum Thema: 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 Diamanten. Kubisches Bornitrid (c-BN) besitzt nach Diamant die zweitgrößte Härte aller bekannten Materialien. Hinsichtlich der chemischen Passivität gegen Reaktionen mit Sauerstoff und insbesondere mit Eisen übertrifft es sogar den Diamant. Diese Eigenschaften machen c-BN zu einem äußerst attraktiven Beschichtungsmaterial z.B. von Werkzeugen. Aber auch im Zusammenhang mit elektronischen Anwendungen, die einen Einsatz z.B. bei hohen Temperaturen verlangen, zeigt c-BN im Vergleich zu Diamant den Vorteil, sowohl p- als auch n-dotierbar zu sein. Dünne c-BN 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 (200eV) der aufwachsenden Schicht erreicht. Aufgrund dieser Präparationsmethode wachsen c-BN-Filme jedoch stark verspannt auf, was bei Schichtdicken oberhalb ca 100nm zum Abplatzen der Filme führt.

Aufgabenstellung: In dieser Arbeit sollen die Nukleations- und Wachstumsprozesse von c-BN-Filmen weiter untersucht werden. Ein Schwerpunkt soll darin bestehen, eine optimierte Prozedur zu entwickeln, um sequentiell durch abwechselnde Wachstums- und Entspannungsphasen (mittelenergetische Ionenbestrahlung bei 400°C) möglichst spannungsfreie c-BN Schichten zu präparieren mit Dicken, wie sie auch für Anwendungen relevant sind. Weiterhin soll das Wachstum von c-BN auf epitaktisch gewachsenen Iridium-Filmen charakterisiert werden. Einsetzbare Methoden: Auger- und Elektronenenergieverlustspektroskopie (in-situ), Infrarot-Spektroskopie (ex-situ), Interferometrie zur Messung der Verspannung (ex-situ).