Regensburg 2000 – wissenschaftliches Programm
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O: Oberflächenphysik
O 200: Gaedepreis-Vortrag
O 200.1: Hauptvortrag
Dienstag, 28. März 2000, 14:00–14:45, H36
Atomare Prozesse und Strukturbildung beim Schichtwachstum — •Thomas Michely — I. Physikalisches Institut, RWTH-Aachen, 52056 Aachen
Eine wichtige Motivation für die Untersuchung atomarer Prozesse beim Wachstum dünner Schichten ist Perspektive, durch gezielten Eingriff in diese Prozesse die Struktur solcher Schichten beinflussen zu können. Einige Schritte zu einem Verständnis der Strukturbildung auf Basis atomarer Prozesse werden am Beispiel des homoepitaktischen Wachstums auf Pt(111) dargestellt.
Der erste dieser Schritte (eher ein Stolperstein) ist die Entdeckung der unerwarteten Empfindlichkeit einer wachsenden Platinschicht auf kleinste Adsorbatkonzentrationen: Bereits 1 × 10−3 ML Kohlenmonoxid auf der Pt-Oberfläche verändert die resultierende Filmstruktur qualitativ. Ohne genauestens definierte Wachstumsbedingungen laufen demzufolge Berechnungen fundamentaler Energieparameter für atomare Prozesse oder kinetische Monte Carlo Simulationen des Schichtwachstums in die Irre. Unter nominell sauberen Bedingungen ist es dann aber möglich, die temperaturabhängige Morphologie der durch Verdampfung hergestellten Platinschichten in einfacher Weise auf die Temperaturabhängigkeit der atomaren Konfiguration von Stufenkanten und der damit verknüpften Stufenrandbarriere zurückzuführen. Erstaunlicherweise wird die Schichtstruktur (eine Landschaft aus Bergen der Form abgeschnittener Zipfelmützen) bereits durch ein eindimensionales Wachstumsmodell mit nur zwei Parametern sehr gut beschrieben. Schließlich hängen Gestalt und Struktur einer dünnen Schicht nicht nur von Parametern wie Substrattemperatur oder Depositionsrate ab, sondern auch entscheidend vom angewendeten Beschichtungsverfahren. Für Platinschichten konnte die drastisch veränderte Strukturgröße bei Deposition unter Einfluß energiereicher Ionen eindeutig auf die Erzeugung von Adatomclustern durch Ioneneinschüsse zurückgeführt werden. Trotz der erzielten Fortschritte klafft zwischen den Experimentierbedingungen bei der Erforschung atomarer Wachstumsmechanismen und technischen Beschichtungsbedingungen noch eine große Lücke, in der qualitativ neue Phänomene auftreten können. Es wird skizziert, durch welche zukünftigen Experimente diese Lücke geschlossen werden kann.