Regensburg 2002 – wissenschaftliches Programm

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M: Metallphysik

M 18: Phasenumwandlungen I

M 18.1: Fachvortrag

Mittwoch, 13. März 2002, 15:30–15:45, H4

Frühstadien der Interreaktion von Ni/Al — •Guido Schmitz und Tobias Jeske — Institut für Materialphysik, Universität Göttingen, Hospitalstr. 3-7, 37073 Göttingen

Die Reaktion von Ni/Al-Dünnschichtreaktionspaaren wurde mittels Atomsondentomographie untersucht. Aufgrund der hochauflösenden Analyse konnte als erstes Reaktionsprodukt eine B2-Phase in einer von der idealen Stöchiometrie signifikant abweichenden Zusammensetzung von 60 at% Al nachgewiesen werden. Interessanterweise wächst diese Produktphase nur bis zu einer Maximaldicke von etwa 3 nm, obwohl keine konkurrierende intermetallische Phase gebildet wird.

Ein solches Verhalten könnte auf die Stabilisierung durch Grenzflächenbeiträge hinweisen. Der Vortrag zeigt jedoch mit Hilfe von Monte-Carlo Modellrechnungen, dass die beobachtete Abweichung in der Zusammensetzung und die starke Verlangsamung des Wachstums auch kinetisch gedeutet werden können. Der starke atomare Transportstrom durch eine zunächst nur wenige Nanometer dicke Schicht unterdrückt die Ausbildung der B2 Ordnung und erhöht auf diese Weise die Mobilität. Erst mit zunehmender Schichtdicke nähert sich die Phase ihrer Gleichgewichtskonfiguration, die durch eine sehr geringe Diffusivität gekennzeichnet ist, und verhindert so das weitere Dickenwachstum.

Diese kinetische Deutung wird durch Literaturdaten zur Diffraktometrie an Ni/Al Multilayern gestützt. In zwei unabhängigen Untersuchungen erscheinen die Überstrukturreflexe der frühen B2 Phase nur in sehr geringer Intensität.