Münster 1999 – wissenschaftliches Programm

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DS: Dünne Schichten

DS 32: Multilayer II

DS 32.3: Fachvortrag

Donnerstag, 25. März 1999, 18:15–18:30, PC 7

Modellierung der morphologischen Entwicklung in nanoskaligen Schichtsystemen — •A. Ullrich, M. Bobeth und W. Pompe — Institut für Werkstoffwissenschaft, Technische Universität Dresden, 01062 Dresden

Die morphologische Entwicklung in kohärenten Vielfachschichten während einer Wärmebehandlung wurde im Rahmen der Cahn-Hilliard-Theorie untersucht. Als Modellsysteme wurden A/B– sowie (A:B)/B–Vielfachschichten aus nicht mischbaren Elementen betrachtet.

Durch Analyse der stationären Lösungen der eindimensionalen nichtlinearen Cahn-Hilliard-Diffusionsgleichung wurde ein Phasendiagramm abgeleitet, das die Stabilität periodischer Schichtsysteme während kurzzeitiger Wärmebehandlung als Funktion der mittleren chemischen Zusammensetzung sowie der Periodenlänge charakterisiert. Aufgrund einer Instabilität periodischer Schichtsysteme gegenüber Dickenfluktuationen erfolgt über längere Zeit eine eindimensionale Schichtdickenreifung sehr dünner Schichten, die mit wachsender Dicke stark verlangsamt.

Die morphologische Langzeitentwicklung von Vielfachschichten wurde im Rahmen eines zweidimensionalen Modells numerisch simuliert. Im Falle übersättigter Mischschichten in (A:B)/A–Vielfachschichten hängt die sich entwickelnde Morphologie stark von der Schichtdicke und den Anfangsbedingungen für die Konzentrationsprofile ab, wobei anfängliche Konzentrationsfluktuationen berücksichtigt wurden. Als möglichen Mechanismus für den experimentell beobachteten lateralen Zerfall von A/B–Vielfachschichten während der Wärmebehandlung werden B–Intrusionen in A–Schichten entlang von Korngrenzen und deren anschließendes laterales Wachstum diskutiert. Ein derartiger Mechanismus trifft offenbar für Cu/Nb–Vielfachschichten zu.