Münster 1999 – wissenschaftliches Programm

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DS: Dünne Schichten

DS 28: Mechanische Eigenschaften II

DS 28.1: Fachvortrag

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

Spannungsrelaxation in amorphen TaCr-Sputterschichten — •M. Moske¹, P. Andersen² und J. Bøttiger³ — ¹Institut für Physik, Universität Augsburg, D-86135 Augsburg — ²Grundfos Electronics, DK-8850 Bjerringbro, Denmark — ³Institute of Physics and Astronomy, University of Aarhus, DK-8000 Aarhus C, Denmark

Innere Spannungen beinflussen die mechanischen Eigenschaften und die Stabilität von Beschichtungen und damit ihre Verwendbarkeit als Oberflächenvergütung; ihre Kontrolle ist daher von besonderem Interesse. In diesem Beitrag wird über die Messung der Spannungsrelaxation von amorphen TaCr-Beschichtungen bei Temperaturbehandlung berichtet. Die Schichten wurden bei RT durch Magnetron-Kosputtern auf Si(100)-Substraten hergestellt mit einer Schichtdicke von 1.6µm und einer Zusammensetzung von 46at% Cr. Mit unterschiedlicher Wahl der Depositionsparameter können unterschiedliche Anfangszustände von Druckspannungen (hier im Bereich von -260 bis -770GPa) eingestellt werden. Die Messung der Spannungsrelaxation erfolgte “in-situ“ mit einer kapazitiven Messanordnung während der Auslagerung bei verschiedenen Temperaturstufen bis 560K. Erst ab Temperaturen ≥ 480K ist eine Relaxation der Schichtspannungen zu beobachten, die um so ausgeprägter ist, je höher der Anfangsspannungszustand ist. Die Messdaten der Relaxationen bei fester Temperatur können an ein logarithmisches Zeitgesetz angepasst werden. Die Relaxationsstärke erweist sich sowohl thermisch wie auch spannungsaktiviert. Nach einem Modell von diMelfi ist die beachtliche Spannungsrelaxation bei noch moderaten Temperaturen auf inhomogenes Fließen zurückzuführen mit Deformationen entlang lokalisierter Scherbänder. Im Rahmen des Modells können Aktivierungsenthalpie und Aktivierungsvolumen bestimmt werden.