Aluminiumschichten

Gesputterte Aluminiumschichten haben im sichtbaren Spektralbereich ein nahezu konstantes Reflexionsvermögen von etwa 90% (mit einem Maximum von 95%) und erscheinen daher silbern weiß. Im infraroten Spektralbereich steigt das Reflexionsvermögen der Aluminiumschichten auf Werte nahe 100% an. Daher ist Aluminium als Schicht für Spiegel in diesen Wellenlängenbereichen prinzipiell sehr gut geeignet. Allerdings führt die nachträgliche Oxidation der frisch deponierten Schichten zu einer deutlichen Verschlechterung des Reflexionsvermögens. Aus diesem Grunde bietet PT&B zum Schutz gegen Umwelteinflüsse verschiedene Passivierungsschichten an. Ohne Unterbrechung des Vakuums können in-situ Aluminiumoxid oder Aluminiumnitrid mittels Reaktiv-Sputtern (PVD) aufgebracht werden. Mittels plasma-chemischer Dampfabscheidung (PCVD) können alternativ in anderen Reaktoren transparente Passivierungsschichten aus Siliziumoxid (SiO2), Siliziumnitrid (Si3N4) oder Siliciumkarbid (SiC) auf dem Aluminium abgeschieden werden.



Gesputtertes Aluminium erreicht einen sehr geringen spezifischen Widerstand nahe 2.6 10-8 Ohm m (dem Wert des massiven Materials). Allerdings gelten hier der Einfluss der Oxidation und die Notwendigkeit von Passivierungsschichten ebenso wie bei optischen Anwendungen.



Die Mikrostruktur von gesputterten Aluminiumschichten wird insbesondere durch den geringen Schmelzpunkt des Metalls einerseits sowie durch seine kleine atomare Masse im Vergleich zum Sputtergas Argon bestimmt.
      crystal size on pressure of Al Beispielhaft sind nachfolgend Resultate von Strukturuntersuchungen mittels Röntgenmethoden an dünnen Aluminiumschichten gezeigt. Mittels Röntgen-Weitwinkelstreuung bestimmte Kristallgrößen in Aluminiumschichten in Abhängigkeit vom Druck beim Sputtern: Mit der Abnahme des Druckes steigt die Kristallgröße logarithmisch an. Für die kleinsten Drücke liegt die Größe der Kristallite oberhalb des nachweisbaren Höchstwertes von 140 nm.



(Schichtdicke d=150 nm, Depositionstemperatur T=50oC)

Die Dichte der Schichten aus Aluminium (im Vergleich zum massiven Metall) sowie die mittlere Rauheit der Oberfläche werden mithilfe der Röntgen-Reflektometrie bestimmt. Die Dichte der Aluminiumschichten zeigt eine schwache Abhängigkeit vom Druck der Sputter-Atmosphäre mit einem Maximum um etwa 1 Pa (links). Aluminiumschichten haben eine vergleichsweise hohe Rauheit der Schichtoberfläche, wobei in Abhängigkeit vom Argondruck ein Minimum um 1 Pa zu beobachten ist (rechts).



spec gravity on pressure of Al      roughness on pressure of Al