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Oberflächen und Grenzflächen

Materialmodifikation mit Ionenstrahlen beruht sehr wesentlich auf Verlagerung und Transport von Atomen. Zur optimierten Herstellung von maßgeschneiderten "neuen Materialien" mit Hilfe energetischer Ionen benötigt man daher ein tiefgehendes Verständnis der grundlegenden ionenstrahlinduzierten Transportmechanismen. Von einem einzelnen Ion ausgelöste Transportprozesse können nur schwer direkt beobachtet werden, da sie innerhalb weniger Picosekunden (10-12 s) und in einem sehr kleinen Volumen von wenigen Kubiknanometern (10-27 m3) ablaufen. Man ist daher in der Regel darauf angewiesen, indirekte Rückschlüsse auf die Transportmechanismen aus den Materialveränderungen zu ziehen, die von vielen Ionen (mehr als 1012/cm2) erzeugt werden. Besonders gut eignet sich hierfür die Durchmischung ursprünglich scharfer Grenzflächen in ionenbestrahlten Schichtpaketen. "Ionenstrahlmischen" im Energiebereich von wenigen keV/ Nukleon, wo das Ion seine Energie durch elastische Stöße mit den Atomen verliert und damit direkte „ballistische“ Verlagerungen erzeugt, wird seit Beginn der 80er Jahre intensiv untersucht und ist recht gut verstanden. Ganz anders die Situation für Ionen mit Energien im Bereich MeV/Nukleon: hier ist bestrahlungsinduzierter Atomtransport viel weniger offensichtlich, da das Ion seine Energie fast ausschließlich an die Elektronen des bestrahlten Materials abgibt. Dennoch werden auch hier massive Materialveränderungen beobachtet, die eine technologische Auswertung erwarten lassen.

Das ionenstrahlgestützte Ätzen wird zunehmend als ein hochpräziser Oberflächenbearbeitungsprozess hochwertiger optischer, elektronischer und mechanischer Produkte eingesetzt. Neben sphärischen und ebenen Oberflächen wächst der Bedarf an nanometerpräzisen, asphärisch gestalteten Oberflächen insbesondere auf den Gebieten der DUV-, EUV- und Röntgenoptik sowie der Satellitenkommunikation. Insbesondere erfordert das Glätten von Halbleitermaterialien eine anspruchsvolle Technologie der ultrapräzisen Oberflächenbearbeitung.

















Quelle: Physik mit Ionenstrahlen - Innovative Forschung in Deutschland
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