Münster 1999 – wissenschaftliches Programm

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DS: Dünne Schichten

DS 27: Mechanische Eigenschaften I

DS 27.1: Hauptvortrag

Donnerstag, 25. März 1999, 10:45–11:30, PC 7

Bruchmechanismen und Haftfestigkeit dünner Schichten (Hauptvortrag) — •W. Pompe und M. Bobeth — Institut für Werkstoffwissenschaft, Technische Universität Dresden, 01062 Dresden

Es werden wesentliche Mechanismen dargestellt, die zu Eigenspannungen in dünnen Schichten führen. An Beispielen (Hartstoffschichten und thermische Oxidschichten auf intermetallischen Legierungen) werden Ursachen für das Auftreten von Spannungsfluktuationen erläutert. Die Möglichkeit einer ortsaufgelösten Bestimmung solcher Spannungsverteilungen im Mikrometerbereich mit Hilfe der Fluoreszenz- und Ramanspektroskopie wird vorgestellt. Speziell wird auch der Einfluß einer Schichtstrukturierung (Mikroelektronik) auf die Spannungsverteilung besprochen.

Die charakteristischen Bruchmoden in dünnen Schichten und deren experimentelle Charakterisierung werden vorgestellt. Insbesondere wird auf die Rißausbreitung unter Anlegen definierter Spannungsgradienten eingegangen. In solchen Experimenten können die Schichtfestigkeit und die Bruchzähigkeit aus unabhängigen Messungen bestimmt werden.

Der Einfluß von Mikrostrukturparametern auf die Rißbildung in dünnen Schichten wird am Beispiel des Schichtversagens unter Druckeigenspannungen erörtert. Speziell wird das Problem der Dickenabhängigkeit der Festigkeit von Bornitiridschichten analysiert. Es wird gezeigt, daß das Versagen von kubischen Bornitridschichten bei größerer Schichtdicke erklärt werden kann, wenn man die Wechselwirkung der hexagonalen Keimbildungsschicht, deren elastischer Anisotropie sowie der Kristallitfehlorientierung in der kubischen Bornitridschicht genauer untersucht.