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Bewertung der Impedanzspektroskopie zur Charakterisierung von dielektrischen Nanoschichten

  • Diese Arbeit befasst sich der Bewertung der Impedanzspektroskopie als Methode für die Schichtdickenmessung an komplexen geometrischen Formen. Dafür wird die Herstellung und Untersuchung von Kondensatoren für Grundlegende Betrachtungen herangezogen. Als Basis wird der Aufbau eines Plattenkondensators genutzt. Hierfür wird über das RF-Sputtern ein Metall/Isolator/Metallsystem auf eine 18x18 große Siliziumprobe abgeschieden. Für die Metallschicht wird Titan verwendet und als Isolator kommt Titanoxid zum Einsatz. Die Mes-sung der einzelnen Schichten erfolgt über das spektrale Ellipsometer und die Röntgenreflek-tometrie. Beide Varianten werden gegeneinander abgeglichen, um zu sehen, welches Mess-verfahren sich besser für die Bestimmung der Schichtdicke eignet. Mit den gemessenen Da-ten des Schichtsystems erfolgt anschließend eine Impedanzmessung. Da die zumessenden Proben in der Form von Plattenkondensatoren sind, ist ein kapazitives Verhalten zu erwarten. In einem doppelt logarithmischen Diagramm, indem die Impedanz über der Messfrequenz aufgetragen ist, sollte es zu einem linearen Anstieg bei größeren Frequenzen kommen. Aus diesem Verhalten wird die Kapazität des Systems heraus berechnet und für die Berechnung der Schichtdicke der dielektrischen Schicht verwendet. Ziel ist es, anhand eines hergestellten Messsystems eine realistische Schichtdicke über die Impedanzspektroskopie berechnen zu können. Der praktische Hintergrund ist die Beschichtung von Bohrern.
  • This thesis deals with the evaluation of impedance spectroscopy as a method for measuring thickness of complex geometric shapes. For this purpose the production and investigation of capacitors for basic considerations is used. As a basis, the structure of a plate capacitor is used. For this purpose, a metal / insulator / metal system is deposited on a 18x18 large silicon sample via HF sputtering. Titanium is used for the metal layer and titanium oxide is used as insulator. The measurement of the individual layers takes place via the spectral ellipsometer and the X-ray fluorescence. Both variants are compared with each other to see which measuring method is better suited for determining the layer thickness. The measured data of the layer system is then followed by an impedance measurement. Since the samples to be measured are in the form of plate capacitors, a capacitive behavior is to be expected. In a double logarithmic graph plotting the impedance versus the measurement frequency, there should be a linear increase at higher frequencies. From this behavior, the capacity of the system is calculated and used to calculate the layer thickness of the dielectric layer. The aim is to be able to calculate a realistic layer thickness via impedance spectroscopy using a manufactured measuring system. The practical background is the coating of drills.

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Metadaten
Author:Sebastian Sörgel
Title Additional (English):Evaluation of impedance spectroscopy forCharacterization of dielectric nanolayers
Advisor:Stefan BraunGND, Hans-Dieter Schnabel
Document Type:Master's Thesis
Language:German
Name:WHZ
Kornmarkt 1, 08056 Zwickau, 08056 Zwickau
Year of first Publication:2019
Publishing Institution:Westsächsische Hochschule Zwickau
Tag:Atomlagenabscheidung; Impedanzspektroskopie; Kondensatoren; Plasmabeschichtung; RF- Sputtern,; Rasterelektronenmikroskopie; Röntgenreflektometrie
Page Number:67 Seiten, 63 Abb., 8 Tab., 34 Lit.
Faculty:Westsächsische Hochschule Zwickau / Physikalische Technik, Informatik
Release Date:2019/09/16