Nanostrukturierung von Oberflächen mit direkter Extraktion der Ionen aus Plasmaquellen

• Applicant: Dr. Stefan Facsko
• Subject Area: Experimental Condensed Matter Physics
• Term: from 2007 to 2014
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 32645656

Die selbstorganisierte Entstehung von periodischen Oberflächenmustern durch niederenergetischen Ionenbeschuss resultiert aus dem Zusammenspiel vielfältiger Mechanismen auf und unterhalb der Oberfläche. Ziel der Forschergruppe ist diese Mechanismen zu identifizieren und zu quantifizieren und damit ein Verständnis des Musterbildungsprozesses zu erlangen. In der ersten Periode der Forschergruppe sind hierzu wichtige Beiträge geleistet worden. Ersten wurde festgestellt, dass nicht nur Prozesse an der Oberfläche sondern auch Defekterzeugung und Defektdynamik unterhalb der Oberfläche wichtig sind. Zweitens konnte deutlich gezeigt werden, dass bisherige experimentelle Ergebnisse aufgrund von unkontrolliert deponierten und implantierten Fremdatomen nicht akkurat genug sind um mit Vorhersagen theoretischer Modelle verglichen werden zu können. Damit ergibt sich die Notwendigkeit die experimentelle Datenbasis zu verbessern. Die zweite Periode dieses Teilprojektes soll wie folgt dazu beitragen:i) Unter streng kontrollierten Bedingungen sollen die Phasendiagramme der Musterbildung auf Si gesputtert mit Si+ Ionen und Ge gesputtert mit Ge+ Ionen als Funktion der Energie und Einfallswinkel bestimmt werden. Dadurch sind die Mechanismen, die aus den nuklearen Stößen in der Stoßkaskade resultieren, wohl definiert. Die Phasendiagramme sollen mit Stabilitätsanalysen der theoretischen Teilprojekte verglichen werden und dominante Mechanismen identifiziert werden.ii) Der Einfluss von mischbaren Fremdatomen auf die Musterbildung und die Identifizierung zusätzlicher kollisionärer Mechanismen durch das Deponieren bzw. Implantieren von Fremdatomen soll durch Untersuchungen der Musterbildung auf Si mit Ge+ und auf Ge mit Si+ Ionen untersucht werden. Aufgrund der guten Mischbarkeit von Si und Ge sind hierbei die Ausbildung von sekundären Phasen sowie die Segregation der Fremdatome nicht zu erwarten. Dennoch könnte eine laterale Konzentrationsmodulation zusätzlich zu der Musterbildung auftreten und diese beeinflussen.iii) Und schließlich soll der komplexe Fall der Musterbildung mit metallischen Fremdatomen, die mit dem Si sekundäre Phasen bilden (Silizide) oder entmischen können, untersucht werden. Dies soll ebenfalls mittels Beschuss von Si und Ge Oberflächen mit Ionenstrahlen ausgewählter Metalle durchgeführt werden. Aufgrund der besonderen Bedeutung sollen dazu Fe, als vorwiegend auftretendes Fremdatom beim Sputtern, Ga als Ionen der fokussierten Ionenstrahlen und Bi als Vergleich zum TP9 (Bischoff/Heinig) für komplementäre Untersuchungen zur neuartigen Musterbildung durch Clusterionen eingesetzt werden.

• DFG Programme: Research Units
• Subproject of: FOR 845: Self-Organised Nanostructures by Low-Energy Ion Beam Erosion
• Participating Person: Dr. Jörg Grenzer