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Reflektivitätsmessung des Diffusionskoeffizienten in Ni-Pt-Multischichten

Domanov, Oleg (2013) Reflektivitätsmessung des Diffusionskoeffizienten in Ni-Pt-Multischichten.
Diplomarbeit, University of Vienna. Fakultät für Physik
BetreuerIn: Sepiol, Bogdan

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DOI: 10.25365/thesis.26885
URN: urn:nbn:at:at-ubw:1-29222.19653.679169-4

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Abstract in German

Die klassischen Methoden, um die Diffusionseigenschaften von Materialien zu untersuchen, etwa das Tracerverfahren, sind nicht in der Lage, Informationen über langsame Diffusionsprozesse (D<10^-21 m^2 s^-1) auf Längenskalen im Nanometerbereich (10^-9 m) zu erheben. Vor allem mit der zunehmenden Miniaturisierung von elektronischen Bauteilen werden diffusive Materialeigenschaften in diesem Bereich immer wichtiger. In dieser Arbeit wird eine Probe bestehend aus 10 Doppelschichten von je [4nm Ni, 2nm Ni_90Pt_10] auf ihre Diffusionseigenschaften in einem Temperaturbereich von 600°C bis 640°C mittels ihres Reflektivitätsverhaltens mit Röntgenstrahlen an einem Laborgerät untersucht. Es werden die kinematische und die dynamische Methode der Datenauswertung verglichen und nach aktuellem Wissensstand wird die dynamische Auswertung erstmalig durchgeführt. Um die an der GISAXS-Anlage (grazing-incidence small-angle scattering) empirisch erhobenen Daten auszuwerten wird ein auf dem evolutionärem Prinzip basierendes Computerprogramm in Matlab entwickelt und in Verbindung mit der rekursiven Methode von Parrat zur dynamischen Berechnung von Reflektivitätskurven für Vielschichtsysteme verwendet. Die Aktivierungsenergie in dem untersuchten Ni_90Pt_10 Vielschichtfilm ergibt sich zu Q=(262+/-19)kJ mol^-1=(2.7+/-0.2)eV und die mittleren Diffusionskoeffizienten liegen im Bereich von 10^-22 m^2 s^-1.

Schlagwörter in Deutsch

Diffusion / Parratt / Reflexion / Röntgen / multilayer / Platin / Nickel / Pt / Ni / Simplex / Nelder Mead / Dynamisch / Kiessig / MgO / Matlab / Ni90 / Pt10

Abstract in English

The classical approaches like the radio-tracer method of investigating diffusion can not be used to observe slow diffusion in the range of D<10^-21 m^2 s^-1 on the Nanometer (10^-9 m) scale. Considering the advancing miniaturization of electronics, it is becoming increasingly important to be able to investigate slow diffusion processes. In this thesis the reflectivity of a thin film Ni_90Pt_10 sample consisting of 10 [4nm Ni, 2nm Ni_90Pt_10] double layers is examined in a laboratory (not at a synchrotron facility) with GISAXS (grazing-incidence small-angle scattering) at temperatures of 600°C to 640°C. A comparison is made between the kinematical and the dynamical method of evaluating reflectivity data. The data is then evaluated using a evolution based program, that is developed in Matlab. For the first time, to our knowledge, reflectivity data of the sample is evaluated using the dynamical recursive method of Parrat as oppose to the kinematical approximation. The activation energy of the multilayered Ni_90Pt_10 sample is calculated as Q=(262+/-19)kJ mol^-1=(2.7+/-0.2)eV and the diffusion coefficients are in the range of 10^-22 m^2 s^-1.

Schlagwörter in Englisch

Diffusion / Parratt / reflction / x-ray / multilayer / platinum / nickle / Pt / Ni / Simplex / Nelder Mead / dynamical / Kiessig / MgO / Matlab / Ni90 / Pt10

Item Type: Hochschulschrift (Diplomarbeit)
Author: Domanov, Oleg
Title: Reflektivitätsmessung des Diffusionskoeffizienten in Ni-Pt-Multischichten
Umfangsangabe: II, 73 S. : Ill., graph. Darst.
Institution: University of Vienna
Faculty: Fakultät für Physik
Publication year: 2013
Language: ger ... Deutsch
Supervisor: Sepiol, Bogdan
Assessor: Sepiol, Bogdan
Classification: 33 Physik > 33.61 Festkörperphysik
33 Physik > 33.05 Experimentalphysik
33 Physik > 33.79 Kondensierte Materie: Sonstiges
33 Physik > 33.68 Oberflächen, Dünne Schichten, Grenzflächen
33 Physik > 33.60 Kondensierte Materie: Allgemeines
AC Number: AC11217790
Item ID: 26885
(Das PDF-Layout ist ident mit der Druckausgabe der Hochschulschrift.)

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