Deutsche Physikalische Gesellschaft e. V. (DPG)

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E-Verhandlungen 1999
Programm und Abstracts der Sitzung DS 13

Skalierung einer Q-Switch-CO₂ Laserstrahlquelle für PLD Anwendung

•F. Grümbel¹, A. Husmann², G. Schlaghecken², E. W. Kreutz² und R. Poprawe^2
1Universität GH Siegen, Adolf-Reichwein Straße 2, D-57068 Siegen
²Lehrstuhl für Lasertechnik, RWTH Aachen, Steinbachstraße 15, D-52074 Aachen

Bei Pulsed Laser Deposition-Verfahren (PLD) finden Excimer-Laser, CO₂-Laser (TEA) und gütegeschaltete (Q-switch) NdYAG-Laser Verwendung. Die Skalierung einer cw-CO₂ Laserstrahlquelle im gütegeschalteten Betrieb (mechanische Güteschaltung) für PLD-Anwendungen wird untersucht. Ein numerisches Modell beschreibt den zeitlichen Verlauf der emittierten Laserstrahlung als Funktion der Laserparameter. Der Vorteil bei Verwendung dieser Strahlquelle für PLD liegt in ihrer hohen mittleren Ausgangsleistung von bis zu 1000 Watt bei 200 mJ Pulsenergie und in der Möglichkeit die emittierten Pulse in Pulsspitzenleistung und Dauer (FWHM) zu variieren. Die Eigenschaften der Laserstrahlung können somit auf die Erfordernisse des PLD-Prozesses abgestimmt werden. Bei Verwendung des gütegeschalteten cw-CO₂ Laser werden höhere Beschichtungsraten erreicht als mit den o.g. Lasern. Die Anwendung zur Abscheidung von Al₂O₃- bzw. ZrO₂-Schichten wird dargestellt.

Flugzeitmessungen zur Prozeßkontrolle bei der Laserdeposition

•S. Fähler^1,2 und H. U. Krebs^1
1Institut für Metallphysik, Universität Göttingen, Hospitalstr. 3-7, 37073 Göttingen, und SFB 345
²jetzige Adresse: Institut für Festkörper- und Werkstofforschung, Helmholtzstraße 20, 01069 Dresden

Nachdem die Laserdeposition sich nicht nur bei den Hochtemperatursupraleitern, sondern auch bei metallischen Schichten als attraktive Dünnschichtmethode erwiesen hat, stellt sich für diese Methode an der Schwelle zur Anwendung auch die Frage der Prozeßkontrolle. Vorgestellt werden Flugzeitmessungen mittels eines Faradaycups bei der Deposition von Metallen. Diese Messungen und ihre Auswertung werden verglichen mit Flugzeitmessungen mittels Ionenmultiplier. Hierbei wird insbesondere die kinetischen Energie und der Anteil der Ionen diskutiert.

Als Beispiel zur Anwendung als Prozeßkontrolle wird dargestellt, welchen Einfluß die Linsenstellung und die Targetalterung auf die Deposition hat und wie sich die Depositionsbedingungen optimieren lassen.

Darüber hinaus lassen die Messungen Rückschlüsse auf die komplexen physikalischen Prozesse bei der Ablation zu.

Computer-Simulation des Schichtwachstums bei gepulster Laserdeposition mit Kontinuumsgleichungen

•S. G. Mayr¹, H. A. Atwater², M. E. Taylor², M. Moske¹ und K. Samwer^1
1Institut für Physik, Universität Augsburg, D-86135 Augsburg
²Department of Applied Physics, California Institute of Technology, Pasadena, CA 91125

Gepulste Laserdeposition ist ein Verfahren, das vielfach in der Dünnschichttechnologie (Halbleiter, Sensoren) eingesetzt wird, wobei die Eigenschaften der Filme fundamental mit Wachstum und Morphologie im Zusammenhang stehen. Um Filme gezielt herstellen zu können, ist daher ein Verständnis der atomaren Vorgänge an der Oberfläche, deren mesoskopische Auswirkungen und der Parameterabhängigkeiten unerläßlich. Ein Weg in diese Richtung ist die Modellierung unter Zuhilfenahme von Kontinuumsgleichungen: Ausgehend von experimentellen Daten der Caltech-Gruppe an Si und deren kinetischer Monte-Carlo-Simulation werden stochastische Kontinuumsgleichungen zur Beschreibung der zeitlichen Entwicklung der Morphologie verwendet, die numerisch simuliert werden. Hierbei dient die Monte-Carlo-Simulation unter Einbeziehung von experimentell gewonnenen Parametern als Ausgangspunkt zur Abschätzung der Simulationskoeffizienten. In diesem Beitrag wird zunächst qualitativ der Effekt einzelner atomarer Vorgänge auf der Oberfläche betrachtet, wobei in das Modell eine Reihe vereinfachender Annahmen eingehen, wie z.B. Isotropie der Diffusion. Die Auswertung der Simulationsdaten erfolgt durch Berechnung von statistischen Größen, wie Rauhigkeit und Korrelationsfunktionen; sie dienen auch als Maß, um Aussagen über die Übereinstimmung von Simulation und Experiment treffen zu können.
Gefördert durch den SFB 438 München-Augsburg, TP A1

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Zuletzt geändert am 21.10.1999

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