Korrelgroei tijdens dunne-laagdepositie: een zoektocht naar een exponent

Groep: DRAFT
Info en promotor: prof. Diederik Depla
Begeleiding:  Dulmaa Altangerel

Inlichtingen: tel. 09/264.43.42 of contacteer rechtstreeks een betrokken persoon (de contactgegevens opvragen door op de naam te klikken)

Trefwoorden: Dunne lagen, magnetron sputterdepositie, korrelgrootte, groeimechanismen

Situering

In de hedendaagse wereld zijn dunne lagen of coatings technologisch onmisbaar geworden. De voornaamste reden hiervoor is het belang van het oppervlak bij de interactie tussen een materiaal en zijn omgeving. Er bestaan verschillende depositietechnieken voor het aanbrengen van zulke lagen met elk hun voor- en nadelen. Magnetron sputterdepositie neemt hier onbetwist een prominente positie in. Deze techniek is gebaseerd op een magnetisch geassisteerde gasontlading. De gevormde ionen in het plasma bombarderen de kathode of target waardoor atomen uit de target worden losgeslagen. Deze ‘gesputterde’ atomen propageren vervolgens naar het substraat en condenseren tot een dunne laag.

Probleemstelling

Korrelgroei tijdens dunne-laagdepositie

De eigenschappen van dunne lagen worden niet alleen door de materiaalkeuze maar ook door hun opbouw bepaald. Dunne lagen afgezet door middel van magnetron sputterdepositie zijn meestal samengesteld uit kristallijne korrels. Verschillende eigenschappen van dergelijke dunne lagen zoals hardheid en elektrische geleidbaarheid worden bepaald door de aanwezige korrels, en de korrelgrootte. Daarnaast speelt ook de laagdikte een cruciale rol betreffende de laageigenschappen.

Om de laageigenschappen te modelleren is echter onvoldoende om de relatie met de korrelgrootte en laagdikte te kennen, maar is ook nodig om de relatie tussen beide parameters te kennen. De korrelgrootte neemt in de meeste gevallen toe met de laagdikte, en wordt beschreven aan de hand van een machtsrelatie. Tal van modellen beschrijven de afhankelijkheid, maar over de waarde van de exponent is er vaak nog discussie.

Doel

In dit thesisvoorstel onderzoeken we de relatie tussen de laagdikte en korrelgrootte voor verschillende materialen, en variëren we per materiaal de depositieomstandigheden. Door metingen van de energieflux en de materiaalflux tijdens de depositie kunnen de depositieomstandigheden naar een algemene groeiparameter vertaald worden. De energie van de aankomende atomen op de groeiende laag spelen een belangrijke rol in de laagvorming. Deze energie is echter niet eenvoudig te meten, en bijgevolg zal het transport van de gesputterde lagen doorheen de vacuümkamer gesimuleerd worden. Dit kan door middel van een code ontwikkeld binnen de onderzoeksgroep. De korrelgrootte zal door middel van X-stralendiffractie opgemeten worden. Afhankelijk van de interesse van de student kunnen ook bepaalde laageigenschappen opgemeten worden, en de relatie met de gemeten korrelgrootte onderzocht worden.

Voor wie ?

We zoeken een enthousiaste student met zin voor experimenteel (en computationeel) onderzoekswerk. We geven jou, naast een plaats en een bureau, fijne collega's en een leuke omgeving om te werken rondom en met verschillende onderzoekers. Samen met je begeleiders en promotoren werk je toe naar een vernieuwend en volwaardig werkstuk.