Ionenquellenentwicklung und Anwendungen

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Schematische Darstellung des Setups zur Schichtabscheidung mittels Ionenstrahlzerstäubens. Die Schichten können simultan auf Substraten, die unter verschiedenen Streuwinkeln montiert sind abgeschieden werden.
Innenansicht der Abscheidekammer mit Ionenquelle und Target.
Der systematische Zusammenhang des Brechungsindex und der Massendichte illustriert den weiten Bereich, in dem die Schichteigenschaften beim Ionenstrahlzerstäuben variiert werden können.

Dünnschichtabscheidung

Eine Anwendung der Ionen-Festkörper-Wechselwirkung ist die Schichtabscheidung mittels Ionenstrahlzerstäubens (engl. Ion Beam Sputter Deposition, IBSD). Dünne Schichten spielen eine zentrale Rolle in einer Vielzahl von Anwendungen, zum Beispiel in der Optik oder Elektronik. Die stetig steigenden Anforderungen erfordern eine Schichtabscheidemethode, die es ermöglicht, Schichteigenschaften kontrolliert und gezielt über einen großen Variationsbereich einzustellen.
Grundlagenuntersuchungen zum Zusammenhang der Prozessparameter, der Eigenschaften der schichtbildenden Teilchen und der Schichteigenschaften haben grundlegende Systematiken aufgezeigt. Als Modellsysteme wurden bisher Ag, Ge, TiO2, SiO2 und ITO untersucht. Als wesentliche Parameter konnten die Streugeometrie und die Wahl der Primärionensorte identifiziert werden. Des weiteren konnte gezeigt werden, dass eine Reihe von Schichteigenschaften über einen großen Bereich beeinflusst werden können: zum Beispiel strukturelle Eigenschaften, Komposition, Oberflächenrauigkeit, Schichtspannung, Massendichte, optische Eigenschaften oder elektrische Leitfähigkeit.

  • Maßgeschneiderte Schichteigenschaften durch Schichtabscheidung mittels Ionenstrahlzerstäubens (IBSD)
  • Reaktive und nichtreaktive Prozesse
  • Materialien: Dielektrika, Halbleiter, Metalle, TCO, …
  • Systematische Untersuchung von IBSD-Abscheideprozessen
  • Begleitung des Prozesstransfers für die industrielle Schichtabscheidung

Ausgewählte Publikationen

  • C. Bundesmann, H. Neumann
    Tutorial: The Systematics of Ion Beam Sputtering for Deposition of Thin Films with Tailored Properties
    J. Appl. Phys. 24 (2018) 231102
    https://doi.org/10.1063/1.5054046

  • L. Pietzonka, T. Lautenschläger, D. Spemann, A. Finzel, J. W. Gerlach, F. Frost, C. Bundesmann
    Ion beam sputter deposition of TiO2 films using oxygen ions
    Eur. Phys. J. B Eur. Phys. J. B 91 (2018) 252
    https://doi.org/10.1140/epjb/e2018-90293-3

  • M. Mateev, T. Lautenschläger, D. Spemann, A. Finzel, J.W. Gerlach, F. Frost, C. Bundesmann Systematic investigation of the reactive ion beam sputter deposition process of SiO2
    Eur. Phys. J. B 91 (2018) 45
    DOI:10.1140/epjb/e2018-80453-x

  • C. Bundesmann, T. Lautenschläger, D. Spemann, A. Finzel, M. Mensing, F. Frost
    Correlation of process parameters and properties of TiO2 films grown by ion beam sputter deposition from a ceramic target
    Eur. Phys. J. B. 90 (2017) 187
    DOI:10.1140/epjb/e2017-80326-x

  • T. Lautenschläger, C. Bundesmann
    Reactive ion beam sputtering of Ti: Influence of process parameters on angular and energy distribution of sputtered and backscattered particles
    J. Vac. Sci. Technol. A 35 (2017) 041001
    https://doi.org/10.1116/1.4985050