Quarzkristall-Mikrowaagen-Studie zum Wachstumsverhalten alternierend gewachsener Schichten aus Titandioxid und Aluminiumoxid

Inhaltsverzeichnis

• Einleitung und Aufgabenstellung
• Theoretischer Hintergrund
  • Einführung in die Atomlagenabscheidung
    • Wachstumsinhibierung durch Passivierung
    • Alternierendes Wachsen dünner Schichten Aluminiumoxid und Titandioxid mittels Atomlagenabscheidung
  • Aufbau und Prinzip der Quarzkristall-Mikrowaage
    • Elektronische Ansteuerung der Quarzkristall-Mikrowaage
    • Störeinflüsse auf die Messgenauigkeit
  • Quarzkristall-Mikrowaagen in der Atomlagenabscheidung
• Einrichtung und technische Optimierung des Messaufbaus
  • Systemspezifische Störanfälligkeiten der Quarzkristall-Mikrowaage
    • Anfälligkeit gegenüber äußeren Störeinflüssen
    • Rückseitenbeschichtung
    • Temperatursteuerung
  • Optimierung des Signal-Rausch-Verhältnisses
  • Wasserausschluss im Reaktor
• Experimenteller Teil
  • Allgemeine Aspekte der Durchführung
  • Datenauswertung
  • Der Einfluss der Pumpzeit auf das Titandioxid-Wachstum
    • Durchführung
    • Ergebnisse und Diskussion
  • Alternierendes Abscheiden von Aluminiumoxid- und Titandioxid-Schichten
    • Ergebnisse und Diskussion: Initiales Wachstum von Titandioxid auf Aluminiumoxid
    • Ergebnisse und Diskussion: Initiales Wachstum von Aluminiumoxid auf Titandioxid
    • Abscheidungen mit Ozon
  • Zusammenfassung der Beobachtungen und Einordnung in den Gesamtkontext
• Zusammenfassung und Ausblick
• Abkürzungsverzeichnis

Zielsetzung und Themenschwerpunkte

Die vorliegende Masterarbeit befasst sich mit dem initialen Wachstum von alternierend gewachsenen Schichten aus Titandioxid und Aluminiumoxid, die mit Hilfe der Atomlagenabscheidung (ALD) hergestellt werden. Die Arbeit analysiert das Wachstumsverhalten dieser Schichten mit einer hochpräzisen Quarzkristall-Mikrowaage (QCM) und untersucht den Einfluss des Substrats auf das initiale Wachstum pro Zyklus (WPZ). Die Arbeit zielt darauf ab, ein tieferes Verständnis für das initiale Wachstum von TiO2 und Al2O3 im Kontext von Superzyklen und Nanolaminaten zu gewinnen.

• Untersuchung des initialen Wachstumsverhaltens von TiO2 und Al2O3 mittels QCM
• Analyse des Einflusses des Substrats auf das WPZ in Abhängigkeit vom Materialsystem
• Entwicklung eines Modells zur Beschreibung des exponentiellen Abfallens des WPZ bis zum Erreichen des Sättigungswertes
• Einordnung der Ergebnisse in den Kontext von Superzyklen und Nanolaminaten
• Diskussion der Implikationen für die gezielte Dosierung von Al³+-Ionen in TiO2-Schichten

Zusammenfassung der Kapitel

Die Masterarbeit beginnt mit einer Einleitung und einer Definition des Forschungsgegenstands, der initialen Wachstumskinetik von TiO2 und Al2O3 Schichten in der ALD. Kapitel 2 stellt die theoretischen Grundlagen der ALD und der QCM vor, wobei besondere Aufmerksamkeit auf die Wachstumsinhibierung durch Passivierung und das Prinzip der QCM-Messung gelegt wird.

Kapitel 3 beschreibt den Aufbau und die technische Optimierung des QCM-Messaufbaus, die zur Durchführung der Experimente unerlässlich waren. Die Kapitel beleuchten verschiedene Störanfälligkeiten des Systems und beschreiben die Maßnahmen zur Optimierung des Signal-Rausch-Verhältnisses und zum Ausschluss von Wassereinfluss im Reaktor.

Kapitel 4 widmet sich dem experimentellen Teil der Arbeit und beschreibt die Durchführung der ALD-Experimente. Die Kapitel untersuchen den Einfluss der Pumpzeit auf das Titandioxid-Wachstum und analysieren das initiale Wachstum von TiO2 auf Al2O3 und umgekehrt. Die gewonnenen Daten werden diskutiert und in den Gesamtkontext der Arbeit eingeordnet.

Schlüsselwörter

Die Masterarbeit befasst sich mit den folgenden Schlüsselbegriffen und Themen: Atomlagenabscheidung (ALD), Quarzkristall-Mikrowaage (QCM), Titandioxid (TiO2), Aluminiumoxid (Al2O3), initial Wachstum, Wachstums pro Zyklus (WPZ), Superzyklen, Nanolaminate, Passivierung, Massenbelegung, Modellentwicklung.