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Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich intensiv den Einfluss des Legierungselementes Chrom und der Wärmebehandlung auf die Eigenschaften von Mn-Ga Magnetmaterialien, speziell der Legierung Mn2.48Cr0.12Ga. Die magnetischen Messungen wurden durch Struktur und Gefügeuntersuchungen ergänzt. Die Herstellung der Proben erfolgte in einem Lichtbogenschmelzofen. Die entstandenen polykristallinen Proben wurden für 14 Tage in einem Labormuffelofen getempert. Für die Versuche zur Optimierung magnetischer Eigenschaften wurden verschiedene Temperaturen gewählt. Strukturuntersuchungen mittels Pulver-XRD zeigten kaum Unterschiede, was der schwierigen Präparation von Pulvern geschuldet ist. Die in der Arbeit erprobte XRD an dünnen, geschliffenen und polierten Plättchen ergab drastisch verbesserte Röntgenbeugungs-Diagramme.
Die vorliegende Arbeit umfasst die Übertragung eines patentierten Rolle"=zu"=Rolle"=Plasmaätzverfahrens auf das Polymer PMMA, sowie die Charakterisierung der modifizierten Folien. Der Plasmaätzprozess basiert auf einem Sauerstoffplasma mit einem Doppelmagnetronsystem als Plasmaquelle und wird zur Erzeugung von Nanostrukturen genutzt. Als Targetmaterialien für das Doppelmagnetronsystem werden Magnesium, Aluminium und Titan genutzt. Durch die erzeugten Nanostrukturen wird ein Gradientenverlauf der Brechzahl zwischen Folie und Umgebung erzeugt, wodurch eine breitbandige optische Entspiegelung erreicht wird. Durch die Verbesserung der optischen Eigenschaften der PMMA-Folie soll ein weiteres Material für die Frontseitenverkapselung von optischen Bauelementen untersucht werden. Zunächst werden die mechanischen und optischen Eigenschaften der PMMA-Folie charakterisiert. Die Ergebnisse zeigen, dass PMMA schon eine hohe Transparenz besitzt. Durch die erfolgreiche Übertragung des Prozesses konnte die optische Transmission um 2 % - 3 % für die untersuchten Targetmaterialien erhöht werden. Für die Titantargets ergaben sich die besten optischen Eigenschaften. Die Ergebnisse, sowie REM-Untersuchungen der Nanostrukturen werden vorgestellt. Um den Prozess zu optimieren wurde der Einfluss der Prozessparameter Geschwindigkeit, Leistung und Sauerstofffluss auf die Transmission untersucht. Die ermittelten Zusammenhänge werden gezeigt und diskutiert. Für eine beidseitig behandelte Folie ergab sich eine Restreflexion von unter 1 % pro Seite. Des Weiteren wurden Versuche mit einer Initialschicht durchgeführt, da sich diese auf anderen Polymeren als vorteilhaft erwiesen hat.
Die stetig fortschreitende Miniaturisierung in der Herstellung elektronischer Schaltkreise führt zu immer geringeren Leitungsquerschnitten. Daraus folgt ein Anstieg der Stromdichte, welcher ein erhöhtes Ausfallrisiko des Schaltkreises durch Elektromigration zur Folge hat. Hierbei findet eine diffusionsgetriebene Umlagerung von Kupferatomen statt, wodurch Unterbrechungen der Leiterbahnen oder Kurzschlüsse zwischen benachbarten Leiterzügen entstehen können. Elektromigration kann durch die Abscheidung von Adhäsionsschichten effektiv verringert werden. Hierfür werden auch mittels MOCVD abgeschiedene Kobaltschichten in Betracht gezogen. Ziel dieser Arbeit war es, auf Basis der theoretisch zu erwartenden Einflüsse der ver-schiedenen Prozessparameter einen Versuchsplan zu erstellen und den MOCVD-Prozess zur Herstellung von Kobaltdeckschichten für die Kupfermetallisierung systematisch zu untersuchen. Um Kurzschlüsse zwischen benachbarten Leiterbahnen zu verhindern, musste ein materialselektiver Abscheidungsprozess entwickelt werden. Die Einflüsse der Prozess-parameter auf die Abscheidung wurden untersucht und Auswirkungen auf das Wachstumsverhalten und die Eigenschaften der Kobaltschichten diskutiert. Die Schicht-charakterisierung belegte, dass es gelungen war einen materialselektiven Abscheidungs-prozess zu entwickeln. Es konnte ein Beschichtungsprozess etabliert werden, welcher es ermöglicht Kobalt bevorzugt auf den Kupferleiterbahnen und nicht auf den umliegenden isolierenden Gebieten abzuscheiden. Für ein reproduzierbares Beschichtungsergebnis ist ein in-situ Vorbehandlungsprozess erforderlich. Sowohl für die Entfernung oberflächlicher Adsorbate als auch für die Reduktion von gebundenem Sauerstoff konnte ein effektives Vorgehen entwickelt werden.
Als Ausgangspunkt der Arbeit auf dem Gebiet der Quantum Dot LEDs (QD-LEDs) wurden bereits verschiedene Materialien für Ladungsträgertransportschichten (engl. charge transport layer, CTL), verschiedene Sorten Quantum Dots (QDs) und Aufbringungsmethoden von dünnen Schichten untersucht. Über Langzeitstudien und Degradation war bis dato noch wenig bekannt. Es gab lediglich die Erkenntnis, dass die Elektrolumineszenz (EL) der QD-LED bei Inbetriebnahme einen sofortigen und starken Abfall über der Betriebszeit zeigte. Es gab die Vermutung, dass infolge einer hohen Stromdichte und damit einer hohen Temperatur im Bauteil, die organischen CTLs und auch die emittierenden QDs irreversibel geschädigt werden. Ziel dieser Arbeit ist es, mithilfe genauer Untersuchungen an CTLs und an QDs, die Effizienz und Lebensdauer der QD-LEDs zu erhöhen. Dazu wurden verschiedene Herstellungsparameter variiert wie z.B. die Herstellungsumgebung, die Präparation der Lochinjektionsschicht (engl. hole injection layer, HIL), die Schichtdicke und das Tempern der QD-Schicht, die Substratvorbehandlung und die Verkapselung des Bauteils. Anschließend wurde deren Einfluss auf die elektrooptischen Eigenschaften und das Langzeitverhalten untersucht. Des Weiteren galt es herauszufinden, welche möglichen Degradationsmuster bei den QD-LEDs auftreten und worin deren Ursachen liegen. Aufgrund einer verbesserten Präparation der HIL, bestehend aus Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)-poly(styrenesulfonate) (PEDOT:PSS), konnten elektrisch leitfähige und stabile Schichten ohne elektrische Kurzschlüsse hergestellt werden. Durch das gezielte Tempern von QDs konnte mithilfe von Photolumineszenzmessungen herausgefunden werden, dass die verschiedenen Sorten von QDs eine sehr unterschiedliche thermische Stabilität besitzen. Des Weiteren konnte durch eine Vorbehandlung des Substrates aus Indiumzinnoxid (engI. indium tin oxide, ITO) mit einem Sauerstoffplasma, der Kontaktwinkel verringert und die Oberflächenenergie erhöht werden. Aufgrund der verbesserten Adhäsion von PEDOT:PSS entstand somit ein stabilerer Kontakt zwischen den beiden Schichten, wodurch die Langzeitstabilität der QD-LED leicht erhöht werden konnte. Ein Abkühlen des Bauteils nach dem Tempern jeder einzelnen Schicht während des Herstellungsprozesses, bewirkt dabei ebenfalls eine Steigerung der Langzeitstabilität. Durch eine Variation der Schichtdicke der QD-Schicht konnte zudem die optische Leistungsdichte erhöht werden. Im Gegensatz dazu konnte durch eine teilweise Herstellung der QD-LED in einer vereinfachten Glovebox und unter Inertgasatmosphäre, keine Verbesserung der optischen Leistungsdichte und der Langzeitstabilität nachgewiesen werden. Eine Kapselung des Bauteils durch eine mit Epoxidharz befestigten Glasplatte auf der Bauteiloberfläche, führte dabei zu einer starken Verschlechterung der optischen Leistungsdichte der QD-LED. Die Langezeitstabilität des Bauteils wurde durch eine Kapselung zudem nur geringfügig verbessert. Des Weiteren konnte mithilfe von Pulsmessungen der EL und der Photolumineszenz (PL) an einer QD-LED, ein Rückschluss auf die im Bauteil vorliegende Temperatur bei Inbetriebnahme gezogen werden. Insgesamt wurden durch eine verbesserte Herstellung der Bauteile, die elektrooptischen Eigenschaften der QD-LEDs deutlich verbessert. Die Langzeitstabilität der Bauteile konnte dabei durch eine teilweise Herstellung der Proben in einer Inertgasatmosphäre und durch eine Kapselung nicht erhöht werden. Eine Möglichkeit besteht darin, andere Schichtmaterialien und/oder eine invertierte Bauteilstruktur zu testen. Ferner ist eine Präparation der QD-LEDs in einer Glovebox unter reiner Stickstoffatmosphäre zwingend notwendig, um die Effizienz und Langzeitstabilität der QD-LEDs nachhaltig erhöhen zu können.
Die Doppelseitenpolitur (DSP) ist ein wichtiger Bearbeitungsschritt bei der Herstellung von Siliziumwafern, welcher zur Planarisierung der Waferoberfläche und Entfernung der Restdefekte der vorhergehenden Schritte benutzt wird. Im Rahmen dieser Arbeit wurden die Ursachen für die während der DSP-Politur auftretenden Geräusche im Bereich von ca. 850 Hz untersucht, die auf den Stick-Slip- (Haft-Gleit-) Effekt zurückzuführen sind. Die Geräusche wurden aufgenommen und mittels FFT-Analyse charakterisiert. Für den Wafer wurde ein FEM-Modell erstellt, mit dessen Hilfe eine Eigenfrequenzanalyse durchgeführt worden ist. Es wurde nachgewiesen, dass die Frequenz der untersuchten Geräusche der Eigenfrequenz des Wafers entspricht. Des Weiteren wurde festgestellt, dass die Poliermittelfilmdicke hauptsächlich für das Auftreten des Stick-Slips und damit für die Anregung des Wafers maßgebend ist. Abschließend wird ein Modell zur Entstehung des Stick-Slip Effektes bei DSP erstellt und beschrieben.
Der Halbleiterhersteller X-FAB bietet eine Reihe von Technologien (z.B. XH018) in denen CMOS-Photodioden hergestellt werden. Am Ende der Prozessierung werden die Halbleiterbauelemente auf Waferebene geprüft. Bislang konnten nur rein elektrische Parameter wie Kapazitäten oder Durchbruchsspannungen im Prozess Monitoring geprüft werden. Für optoelektronische Parameter, wie beispielsweise die Sensitivität von Photodioden, wird eine flexible Beleuchtung benötigt, die in das bestehende Testsystem integriert werden kann. Die homogene Beleuchtung soll dabei mit verschiedenen Wellenlängen erfolgen, welche das relevante Spektrum repräsentieren. Hauptziel ist die reproduzierbare Messung von Photoströmen, wodurch Prozessunterschiede in dielektrischen Schichten detektiert werden können, die mit rein elektrischen Messung nicht erfasst werden. Bei dem vorgestellten Konzept wird neben der Photodiode auch der umliegende Siliziumwafer beleuchtet. Dadurch entstehen laterale Ladungsträger, welche den Photostrom beeinflussen können. Zur Abschätzung dieses Einflusses wurden Teststrukturen entwickelt und ausgewertet.
Die Konzeptstudie befasst sich mit der Evaluierung unterschiedlicher Konzepte von Avalanche Photodioden in einer 0,18 µm CMOS- Hochvolttechnologie. Die Anforderungen für die Avalanche Photodioden liegen bei einer Durchbruchspannung von 14 V in Sperrrichtung und haben eine maximale Quanteneffizienz von 850 nm/940 nm im nahen infraroten Bereich. In Betracht wurden fünf verschiedene Strukturen gezogen. Anhand von TCAD-Simulationen ließen sich unterschiedlichen Parameter der APDs untersuchen und Prozesseinflüsse definieren. Ein Abgleich der Simulationsmodelle erfolgt über die Messung mit einer Referenzdiode. Mit dieser Vergleichsmessung lässt sich die Gültigkeit der Simulation bestätigen oder widerlegen. Nur so können die Ergebnisse der APDs eingeordnet werden.
Flammengestützte Abscheidung verschiedener Schichtsysteme und Optimierung des r-CCVD Prinzips
(2015)
Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der flammengestützen Abscheidung verschiedener Schichtsysteme unter der Zuhilfenahme des remote Combustion Chemical Vapor Deposition Verfahrens. Zahlreiche und hydrolytisch umsetzbare Precursoren konnten recherchiert werden. Unter verschiedenen Bedingungen erfolgte eine Auswahl an bestimmten Precurso-ren zur Erprobung. Titandioxid- (mittels Titantetraisopropoxid und Titanethoxid), Siliziumdi-oxid- (Hexamethyldisiloxan und Triethoxyorthosilikat), Aminosilan- (3-Aminopropyltriethoxysilan) und Aminotitanatschichten (Isopropyl tri(N-ethylene diamino)ethyl titanat) wurden erzeugt und ihre Schichteigenschaften mit unterschiedlichen instrumentellen Anlagen charakterisiert. Zu den Charakterisierungsmöglichkeiten gehörten ein Profilometer zur Schichtdickenbestimmung, Röntgen-Photoelektronenspektroskopie (XPS) und energie-dispersive Röntgenspektroskopie (EDX) zur Elementanalyse sowie ein Röntgendiffraktome-ter mit streifendem Einfall (GIXRD) zur Zusammensetzungsbestimmung. Weiterhin erfolgten Rasterelektronen- (REM), Raster-Kraft-Mikroskopie (AFM) und Grauwertmessungen zur Bestimmung der Oberflächenbeschaffenheit. Die Anlagenoptimierung erfolgte hinsichtlich Abscheiderate durch die Erprobung unternehmensentwickelter Verdampfereinheiten und hin-sichtlich des Prozessparameters Temperatur der Precursorsprühleiste.
Schleifen ist ein bedeutsames und hochpräzises Verfahren in der mechanischen Fertigung. Durch verschiedene Einflüsse kann es bei der Bearbeitung von Werkstücken zur Entstehung von Schleifbrand kommen. Schleifbrand ist eine lokale Gefügeumwandlung im Bauteil, die Belastbarkeit und Langlebigkeit des Werkstückes herabsetzt. Eingeführte Detektionsverfahren für die Erkennung von Schleifbrand sind: Wirbelstromprüfung und Nitalätzung. Um die Funktion dieser Verfahren in regelmäßigen Abständen zu prüfen, werden Vergleichskörper mit künstlicher Inhomogenität durch Laserbehandlung hergestellt. Zur Verbesserung der Prozessfähigkeit und zur Minimierung des Geometrieeinflusses der Bauteile wurde eine Optimierung der Laseroptik durchgeführt. Für die Auslegung der Optik wurde eine Strahlcharakterisierung des kollimierten und fokussierten Strahls vorgenommen. Es wurde eine Aufweitung des Laserstrahls durchgeführt und der Arbeitspunkt wurde vom des fokussierten Stahl in den Fokus verschoben. Benutzt wurde hierfür eine zweilinsige Teleskopanordnung. Daraufhin wurde die Funktionalität der optimierten Optik mit diversen Probenkörpern unter Variation Prozess-, Material- und Geometrieparameter untersucht. Die Ergebnisse der Laserbehandlung mit optimierter Laseroptik wurden mit denen der Ausgangsoptik verglichen und eine Verbesserung der Prozessfähigkeit festgestellt.
Die vorliegende Masterarbeit beschäftigt sich mit dem Verfahren der thermischen Hochrateverdampfung zur Abscheidung von aluminiumbasierten Schichten auf Kleinteilen, die als Schüttgut behandelt werden. Realisiert wird dies mit der am Fraunhofer-Institut für Organische Elektronik, Elektronenstrahl- und Plasmatechnik (FEP) entwickelten Versuchsanlage ALMA 1000. Die Anlage vereint zwei physikalische Dampfabscheidungs-prozesse (engl.: physical vapor deposition