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Patrick Bergmann

• In den experimentellen Untersuchungen, welche Grundlage dieser Arbeit sind, wurden SiO2-Schichten mittels eines Doppelring-Magnetrons reaktiv gesputtert. Als variierter Parameter wurde die Bias-Leistung am Substrat gewählt. Diese beeinflusst die Energie des Teilchenbeschusses am Substrat. Im ersten Schritt der vorliegenden Untersuchungen wurde die Dichte der einzelnen Proben bestimmt. Hierzu kamen zum einen die Wägemethode und zum anderen die Röntgenreflektometrie XRR zum Einsatz. Beide Messmethoden zeigen dieselbe Abhängigkeit der Schichtdichte von der Bias-Leistung beim reaktiven Sputterprozess. Die Messunsicherheiten von XRR und Wägemethode sind allerdings unterschiedlich. So lässt sich sagen, dass mit zunehmender Schichtdicke die Wägemethode genauer wird, da der relative Fehlereinfluss abnimmt. Die XRR hingegen ist insbesondere bei Schichten, die starken, mechanischen Schichtspannungen unterliegen, mit zunehmender Schichtdicke ungenauer. Im Nachfolgenden wurden Schichteigenschaften untersucht, welche mit der Dichte korrelieren. Diese sind z. B. Eindringhärte, Eindringmodul, mechanische Spannung, optische Brechzahl und evtl. Wassereinlagerungen. Es hat sich ergeben, dass die mechanischen und optischen Eigenschaften die gleiche Abhängigkeit von der Bias-Leistung aufweisen. Allerdings legen die Ergebnisse nahe, dass die Schichten kein einwandfreies stöchiometrisches Verhältnis von Si:O=1:2 besitzen. Dies bedarf allerdings weiteren Untersuchungen zur Klärung des Sachverhaltes. Des Weiteren wurde festgestellt, dass durch Anlegen einer Bias-Leistung eine anfängliche Wasserdurchlässigkeit bei 0 W verhindert werden kann, sodass bereits bei 60 W keine messbare Adsorption von Wasserdampf vorliegt.
• The experimental explorations in this graduation work are based on reactive sputtered SiO2-thin films using a double ring magnetron. The varied parameter to produce different thin films is the bias power at the substrate. It influences the energy of the particles which reach the substrate. The first step was, to measure the density of all samples. It has been determined by X-ray reflectometry and the method of weighing. Both methods show the same dependence of the density on the bias power but their measuring accuracy is different. The method of weighing is more precise with rising layer thickness because the relative error decreases. XRR is less accurate with rising layer thickness especially on materials having strong mechanical stress. In the following steps properties got measured that correlate to the density. These are for example the indentation hardness, the indentation module, the refractive index and possible water uptake. It is shown, that the mechanical and optical properties show the same dependence on the bias power as the density does. However the results suggest that there is no accurate stoichiometry of Si:O=1:2. Further investigations are needed to clarify that problem. It is also shown, that the bias power prevents porosity and water transmittance.