Ein gängiges und seit mehreren Jahrzehnten auch kommerziell genutztes Verfahren zur Abscheidung dünner Schichten ist das Ionenstrahlzerstäuben. Hierbei wird ein Target, welches das Schichtmaterial darstellt, mit Ionen beschossen, so dass Targetteilchen abgetragen werden, was als Zerstäuben bezeichnet wird, die sich dann auf einem Substrat als Schicht abscheiden. Trotz der vielfältigen Anwendung, fehlten bisher umfassende systematische Untersuchungen zum Prozess, die Aufschluss zu den Zusammenhängen zwischen Prozessparametern, Teilcheneigenschaften und Schichteigenschaften geben. Wissenschaftler des IOM haben sich erstmals mit diesen Fragestellungen beschäftigt und dabei erstaunliche Erkenntnisse gewonnen. So werden die Teilchen- und die Schichteigenschaften im Wesentlichen durch die Wahl der Abscheidegeometrie und der Ionensorte bestimmt. Durch geeignete Wahl dieser Parameter können Schichteigenschaften über einen großen Variationsbereich gezielt eingestellt werden, wie etwa strukturelle Eigenschaften, Oberflächenrauigkeit, Zusammensetzung, Massendichte, Schichtspannung, optischer Brechungsindex oder elektrische Leitfähigkeit.
Die am IOM gewonnenen Erkenntnisse zum Prozess des Ionenstrahlzerstäubens sind von großer technologischer Relevanz, da diese einerseits zum grundlegenden Verständnis beitragen und zum anderen es nunmehr möglich ist, das volle Potential der Abscheidemethode zu nutzen. Die Möglichkeit, mit einem einzelnem Abscheideverfahren einen sehr großen Anwendungsbereich mit variablen Anforderungen abzudecken, ist dabei von besonderer Bedeutung.
Übersichtsartikel:
C. Bundesmann und H. Neumann
Tutorial: The Systematics of Ion Beam Sputtering for Deposition of Thin Films with Tailored Properties
Appl. Phys. 124 (2018) 231102.
DOI: 10.1063/1.5054046
Kurzmitteilung (Invitation from AIP SciLight)
Chris Patrick
Ion beam sputter deposition allows tailoring of thin film properties
Scilight 2018 (2018) 510013.
DOI: 10.1063/1.5086197 (Free Access)