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Schichtwachstum Unter versteht man in der Oberflächenchemie und physik das Wachstum atomarer oder molekularer Strukturen

Schichtwachstum

Unter Schichtwachstum versteht man in der Oberflächenchemie und -physik das Wachstum atomarer oder molekularer Strukturen an einer Phasengrenze. Verständnis darüber, welches Verhalten vorliegt oder zu erwarten ist, ist wichtig für Grundlagenwissenschaften und für Anwendungen, beispielsweise in der Mikroelektronik oder bei der Entwicklung von Katalysatoren.

Arten Bearbeiten

Generell wird zwischen drei Grenzmechanismen unterschieden. Welcher von ihnen auftritt, hängt wesentlich von der Temperatur und der Wachstumsgeschwindigkeit ab. In der Regel entscheidet die Balance zwischen zahlreichen Faktoren wie Oberflächendiffusion, Nukleierungswahrscheinlichkeit, Oberflächenenergien und Adsorptionsmechanismus, welches Wachstum vorherrscht.

Frank-van-der-Merwe-Wachstum Bearbeiten

Frank-van-der-Merwe-Modus

Im Fall des Frank-van-der-Merwe-Wachstums wachsen dünne Filme gleichmäßig Schicht für Schicht. Diese Art von Oberflächenwachstum ist z. B. bei Modell-Katalysatoren wichtig.

Stranski-Krastanow-Wachstum Bearbeiten

Stranski-Krastanov-Modus

Beim Stranski-Krastanow-Wachstum bildet sich zunächst eine Benetzungsschicht (engl. wetting layer) aus, welche aus einer oder mehreren Lagen bestehen kann. Dann erfolgt das Wachstum von dreidimensionalen Inseln auf dieser Benetzungsschicht. Dabei entstehen Quantenpunkte.

Volmer-Weber-Wachstum Bearbeiten

Volmer-Weber-Modus

Beim Volmer-Weber-Wachstum handelt es sich um die häufigste Art für das Wachstum dünner Schichten. Hier bildet sich keine Benetzungsschicht aus, sondern die Inseln wachsen direkt auf der Oberfläche des Substrats. Die dabei entstehenden Strukturen können Eigenschaften von Nanopartikeln aufweisen. Ein solches Wachstum führt zu einer großen Oberfläche, wie sie beispielsweise bei heterogenen Katalysatoren in der chemischen Industrie erforderlich sind.

Siehe auch Bearbeiten

Literatur Bearbeiten

  • Nasser Kanani: Galvanotechnik: Grundlagen, Verfahren, Praxis. Hanser Verlag, 2009, ISBN 978-3-446-41738-0, S. 289–291 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).

Einzelnachweise Bearbeiten

  1. ↑ Z. Zhang: Atomistic Processes in the Early Stages of Thin-Film Growth. In: Science. Band 276, Nr. 5311, 18. April 1997, S. 377–383, doi:10.1126/science.276.5311.377 (sciencemag.org [abgerufen am 3. Juni 2019]).
  2. J A Venables, G D T Spiller, M Hanbucken: Nucleation and growth of thin films. In: Reports on Progress in Physics. Band 47, Nr. 4, 1. April 1984, ISSN 0034-4885, S. 399–459, doi:10.1088/0034-4885/47/4/002 (iop.org [abgerufen am 3. Juni 2019]).
  3. ↑ Richard W. Vook: Nucleation And Growth Of Thin Films. In: Optical Engineering. Band 23, Nr. 3, Juni 1984, ISSN 0091-3286, S. 343–349, doi:10.1117/12.7973291 (spiedigitallibrary.org [abgerufen am 1. Juni 2019]).
  4. F. C. Frank, J. H. van der Merwe: One-Dimensional Dislocations. I. Static Theory. In: Proceedings of the Royal Society of London. Series A, Mathematical and Physical Sciences. Band 198, Nr. 1053, 1949, S. 205–216, JSTOR:98165.
  5. F. C. Frank, J. H. van der Merwe: One-Dimensional Dislocations. II. Misfitting Monolayers and Oriented Overgrowth. In: Proceedings of the Royal Society of London. Series A, Mathematical and Physical Sciences. Band 198, Nr. 1053, 1949, S. 216–225, JSTOR:98166.
  6. F. C. Frank, J. H. van der Merwe: One-Dimensional Dislocations. III. Influence of the Second Harmonic Term in the Potential Representation, on the Properties of the Model. In: Proceedings of the Royal Society of London. Series A, Mathematical and Physical Sciences. Band 200, Nr. 1060, 1949, S. 125–134, JSTOR:98394.
  7. I. N. Stranski, L. Krastanow: Zur Theorie der orientierten Ausscheidung von Ionenkristallen aufeinander. In: Monatshefte für Chemie. Band 71, Nr. 1, Dezember 1937, ISSN 0026-9247, S. 351–364, doi:10.1007/BF01798103 (springer.com [abgerufen am 3. Juni 2019]).
  8. Guido Schifani, Thomas Frisch, Jean-Noël Aqua: Growth of hexagonal quantum dots under preferential evaporation. In: Comptes Rendus Mécanique. Band 347, Nr. 4, 12. April 2019, S. 376–381, doi:10.1016/j.crme.2019.03.012 (elsevier.com [abgerufen am 3. Juni 2019]).
  9. M. Volmer, A. Weber: Keimbildung in übersättigten Gebilden. In: Z. phys. Chem. Band 119, 1926, S. 277–301.
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Unter Schichtwachstum versteht man in der Oberflachenchemie und physik das Wachstum atomarer oder molekularer Strukturen an einer Phasengrenze Verstandnis daruber welches Verhalten vorliegt oder zu erwarten ist ist wichtig fur Grundlagenwissenschaften und fur Anwendungen beispielsweise in der Mikroelektronik 1 oder bei der Entwicklung von Katalysatoren Inhaltsverzeichnis 1 Arten 1 1 Frank van der Merwe Wachstum 1 2 Stranski Krastanow Wachstum 1 3 Volmer Weber Wachstum 2 Siehe auch 3 Literatur 4 EinzelnachweiseArten BearbeitenGenerell wird zwischen drei Grenzmechanismen unterschieden 1 2 Welcher von ihnen auftritt hangt wesentlich von der Temperatur und der Wachstumsgeschwindigkeit ab In der Regel entscheidet die Balance zwischen zahlreichen Faktoren wie Oberflachendiffusion Nukleierungswahrscheinlichkeit Oberflachenenergien und Adsorptionsmechanismus welches Wachstum vorherrscht 3 Frank van der Merwe Wachstum Bearbeiten nbsp Frank van der Merwe ModusIm Fall des Frank van der Merwe Wachstums 4 5 6 wachsen dunne Filme gleichmassig Schicht fur Schicht Diese Art von Oberflachenwachstum ist z B bei Modell Katalysatoren wichtig Stranski Krastanow Wachstum Bearbeiten nbsp Stranski Krastanov ModusBeim Stranski Krastanow Wachstum 7 bildet sich zunachst eine Benetzungsschicht engl wetting layer aus welche aus einer oder mehreren Lagen bestehen kann Dann erfolgt das Wachstum von dreidimensionalen Inseln auf dieser Benetzungsschicht Dabei entstehen Quantenpunkte 8 Volmer Weber Wachstum Bearbeiten nbsp Volmer Weber ModusBeim Volmer Weber Wachstum 9 handelt es sich um die haufigste Art fur das Wachstum dunner Schichten 3 Hier bildet sich keine Benetzungsschicht aus sondern die Inseln wachsen direkt auf der Oberflache des Substrats Die dabei entstehenden Strukturen konnen Eigenschaften von Nanopartikeln aufweisen Ein solches Wachstum fuhrt zu einer grossen Oberflache wie sie beispielsweise bei heterogenen Katalysatoren in der chemischen Industrie erforderlich sind Siehe auch BearbeitenEpitaxie Dunne Schichten DunnschichttechnologieLiteratur BearbeitenNasser Kanani Galvanotechnik Grundlagen Verfahren Praxis Hanser Verlag 2009 ISBN 978 3 446 41738 0 S 289 291 eingeschrankte Vorschau in der Google Buchsuche Einzelnachweise Bearbeiten a b Z Zhang Atomistic Processes in the Early Stages of Thin Film Growth In Science Band 276 Nr 5311 18 April 1997 S 377 383 doi 10 1126 science 276 5311 377 sciencemag org abgerufen am 3 Juni 2019 J A Venables G D T Spiller M Hanbucken Nucleation and growth of thin films In Reports on Progress in Physics Band 47 Nr 4 1 April 1984 ISSN 0034 4885 S 399 459 doi 10 1088 0034 4885 47 4 002 iop org abgerufen am 3 Juni 2019 a b Richard W Vook Nucleation And Growth Of Thin Films In Optical Engineering Band 23 Nr 3 Juni 1984 ISSN 0091 3286 S 343 349 doi 10 1117 12 7973291 spiedigitallibrary org abgerufen am 1 Juni 2019 F C Frank J H van der Merwe One Dimensional Dislocations I Static Theory In Proceedings of the Royal Society of London Series A Mathematical and Physical Sciences Band 198 Nr 1053 1949 S 205 216 JSTOR 98165 F C Frank J H van der Merwe One Dimensional Dislocations II Misfitting Monolayers and Oriented Overgrowth In Proceedings of the Royal Society of London Series A Mathematical and Physical Sciences Band 198 Nr 1053 1949 S 216 225 JSTOR 98166 F C Frank J H van der Merwe One Dimensional Dislocations III Influence of the Second Harmonic Term in the Potential Representation on the Properties of the Model In Proceedings of the Royal Society of London Series A Mathematical and Physical Sciences Band 200 Nr 1060 1949 S 125 134 JSTOR 98394 I N Stranski L Krastanow Zur Theorie der orientierten Ausscheidung von Ionenkristallen aufeinander In Monatshefte fur Chemie Band 71 Nr 1 Dezember 1937 ISSN 0026 9247 S 351 364 doi 10 1007 BF01798103 springer com abgerufen am 3 Juni 2019 Guido Schifani Thomas Frisch Jean Noel Aqua Growth of hexagonal quantum dots under preferential evaporation In Comptes Rendus Mecanique Band 347 Nr 4 12 April 2019 S 376 381 doi 10 1016 j crme 2019 03 012 elsevier com abgerufen am 3 Juni 2019 M Volmer A Weber Keimbildung in ubersattigten Gebilden In Z phys Chem Band 119 1926 S 277 301 Abgerufen von https de wikipedia org w index php title Schichtwachstum amp oldid 224078217