Durch dick und dünn: Wie die Stärke von Molybdänschichten ihre Eigenschaften beeinflusst.

Welchen Einfluss hat die Dicke von Molybdänschichten auf ihre Eigenschaften? Der Lehrstuhl für Funktionale Werkstoffe der Montanuniversität Leoben ist dieser Frage zusammen mit Plansee auf den Grund gegangen.

Die Antwort: Mit steigender Schichtdicke wächst die Korngröße. Der spezifische Widerstand und die Spannung bleiben ab einer Schichtdicke von 1 µm aber konstant.

Molybdänschichten kommen unter anderem in Dünnfilmtransistoren für TFT-LCD Bildschirme oder in Dünnschichtsolarzellen zum Einsatz. Durch den niedrigen thermischen Ausdehnungskoeffizienten, die hohe chemische und thermische Stabilität, sowie die gute elektrische Leitfähigkeit ist Molybdän ideal für die Herstellung von leitfähigen Schichten auf Glas geeignet.

Bisherige Studien untersuchten, wie unterschiedliche Beschichtungsprozesse die Molybdänschicht beeinflussen. Die Auswirkung der Dicke auf die Schichteigenschaften wurde bisher noch nicht untersucht. Deshalb hat die Montanuniversität Leoben das Schichtwachstum von Molybdän ganz genau unter die Lupe genommen: Am Anfang des Wachstumsprozesses bilden sich kleine Kristallite mit zwei unterschiedlichen Orientierungen, die mit (110) und (211) bezeichnet werden. Mit fortschreitendem Schichtwachstum erhöht sich die Größe der (110)- orientierten Bereiche auf bis zu 300 nm, während die (211)- ausgerichteten Kristallite kaum größer werden. Auch die Variation der Schichtspannung mit der Schichtdicke wurde untersucht: Ab einer Stärke von 1 µm ändert sich diese nicht mehr und bleibt mit etwa -200 MPa konstant. Ab dieser Dicke ändert sich auch die Leitfähigkeit nicht mehr signifikant.

Sie wollen es ganz genau wissen?
Die detaillierten Forschungsergebnisse sind in dem Beitrag Sputtered molybdenum films: Structure and property evolution with film thickness (Vacuum, Vol. 99, 2014, 149-152.) des Elsevier Verlags veröffentlicht.