Optische Dickenbestimmung auf transparenten Granulaten

01.07.2010 - 30.06.2013
Forschungsförderungsprojekt
Schichten mit Dicken im Bereich von 0.5 - 100 nm sind wichtige Bestandteile von z. B. mikroelektronischen Bauteilen oder magnetischen Speichermedien. Die Bestimmung von deren Dicke, welche in einem hohen Maße die physikalischen Eigenschaften beeinflusst, ist zwar nicht trivial, aber es existieren wohlbekannte Methoden für diese Aufgabe. Andererseits werden Zwischenschichten in vermehrten Maße auch zur Modifikation der Oberflächeneigenschaften von Fasern, Granulaten und anderen irregulären Körpern eingesetzt. In diesem Falle ist die Bestimmung der Dicke der Modifikationsschicht komplizierter und verlässliche Methoden sind rar. Ein wichtiges Beispiel in dieser Hinsicht sind Kupfer-Diamant Kompositmaterialien mit ihren extrem hohen thermischen Leitfähigkeiten von mehr als 600 W/mK in Kombination mit einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten (CTE), welcher an den CTE von elektronischen Materialien (4 - 8 ppm/K) angepasst werden kann. Der Schwachpunkt in diesem Material ist der thermische Kontaktwiderstand (TCR) an der Grenzfläche zwischen der Kupfermatrix und den darin dispergierten Diamantpartikeln. Der TCR kann durch eine Zwischenschicht modifiziert werden, welcher den thermischen Transfer zwischen den Konstituenten verbessert. Die Dicke dieser Zwischenlage ist von entscheidender Bedeutung. Sie muss dick genug sein, um die physikalischen Eigenschaften der Grenzfläche zu beeinflussen, und dünn genug, um nicht als Verunreinigung im Komposit zu wirken. Das führt zu Schichtdicken von weniger als 100 nm, ein Bereich in dem selbst metallische Schichten optisch transparent werden. Das Ziel dieses Projektes ist es, auszunützen, dass sowohl das Granulat (Diamantpartikel) als auch die Beschichtung optisch transparent sind. Es soll eine schnelle und kosteneffektive Methode gefunden werden, die Schichtdicke auf einer großen Zahl von Diamantpartikeln mit hoher örtlicher Auflösung zu bestimmen. Die optische Dichte der beschichteten Diamantpartikel ist abhängig von der Dicke der Oberflächenmodifikationsschicht und kann mittels eines hochwertigen Scanners quantifiziert werden. Ausgehend von existierenden Algorithmen zur Mustererkennung an granularen und faserförmigen Materialien sollen Algorithmen entwickelt werden, welche nicht nur Informationen über die Schichtdicke auf einzelnen Diamantkörnern liefern, sondern auch auf grösseren Ensembles. Damit kann z. B. die Schichtdickengleichmässigkeit bestimmt werden. Basierend auf diesen Resultaten sollen auch Schichtdicken auf statistisch signifikanten Ensembles von transparenten sphärischen oder faserförmigen Partikeln bestimmt werden.

Personen

Projektleiter_in

Projektmitarbeiter_innen

Institut

Förderungsmittel

  • Fonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung (FWF)

Forschungsschwerpunkte

  • Materials and Matter

Schlagwörter

DeutschEnglisch
SchichtdickeLayer thickness
Optische TransmissionTransmission optic
Kupfer Diamant KompositCopper Diamond Composite
Transparentes GranulatTransparent granulate
MustererkennungPattern recognition