Oberflächen- und Dünnschicht-Technologie: Teil II: Oberflächenmodifikation durch Teilchen und Quanten by Rene A. Haefer

Oberflächen- und Dünnschicht-Technologie: Teil II: Oberflächenmodifikation durch Teilchen und Quanten

byRene A. Haefer

Paperback | June 28, 1991 | German

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Title:Oberflächen- und Dünnschicht-Technologie: Teil II: Oberflächenmodifikation durch Teilchen und Quant...Format:PaperbackProduct dimensions:9.61 X 6.69 X 0 inShipping dimensions:9.61 X 6.69 X 0 inPublished:June 28, 1991Publisher:Springer Berlin HeidelbergLanguage:German

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ISBN - 10:3540530126

ISBN - 13:9783540530121

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Table of Contents

1 Oberflächenmodifikation - ein Überblick.- 1.1 Einleitung.- 1.2 Laserstrahl-Verfahren.- 1.2.1 Einige Charakteristika.- 1.2.2 Laserstrahl-Behandlung von Metallen.- 1.2.3 Laserstrahl-Behandlung von Halbleitern.- 1.2.4 Laserinduzierte chemische Grenzflächen-Reaktionen.- 1.2.5 Beschichtungstechniken mit Lasern.- 1.2.6 Materialabtragung mit Lasern.- 1.2.7 Feinbearbeitung mit Laserstrahlen.- 1.3 Ionenstrahl-Verfahren.- 1.3.1 Einige Charakteristika.- 1.3.2 Ionenstrahltechniken.- 1.3.3 Ionenimplantation in Halbleiter.- 1.3.4 Ionenimplantation in Metalle.- 1.3.5 Ionenimplantation in Isolatoren und Polymere.- 1.3.6 Ionenstrahltechnik und dünne Schichten.- 1.4 Elektronenstrahl-Verfahren.- 1.4.1 Thermische Verfahren.- 1.4.2 Nicht-thermische Verfahren.- 1.4.3 Beschichtung und Feinbearbeitung mit Elektronenstrahlen.- 1.4.4 Ultraviolett- und Synchrotronstrahlung als Alternativen.- 1.5 Plasma-Verfahren.- 1.6 Diamantschichten-Herstellung als Anwendung der Plasma- und der Ionenstrahltechnik.- 1.7 Mikrotechnologien als Anwendung von Methoden der Oberflächenund Dünnschicht-Technologie.- 1.8 Konventionelle Verfahren der Oberflächenmodifikation.- 2 Modifizierung von Oberflächen durch Laserstrahl-Verfahren.- 2.1 Überblick.- 2.2 Laser für die Materialbearbeitung.- 2.2.1 Festkörperlaser.- 2.2.2 CO2-Molekülgas-Laser.- 2.2.3 Excimer-Laser.- 2.2.4 Gütegeschaltete (Q-Switch-)Laser.- 2.2.5 Strahlführung und Fokussierung.- 2.3 Wechselwirkung zwischen Strahlung und Werkstoff.- 2.3.1 Absorption der Laserstrahlung bei niedrigen Intensitäten I < Ic.- 2.3.2 Theoretische Beschreibung der Bearbeitungsprozesse bei I < Ic.- 2.3.3 Anomale Absorption der Laserstrahlung bei hohen Intensitäten I > Ic.- 2.3.4 Abhängigkeit der kritischen Intensität von der Einwirkungsdauer tp.- 2.3.5 Material-abtragende Bearbeitung.- 2.3.6 Wirkungsgrad der abtragenden Laserbearbeitung.- 2.3.7 Laserinduzierte Schockwellen.- 2.4 Laserinduzierte chemische Reaktionen an Oberflächen.- 2.4.1 Pyrolytische und photolytische Reaktionen.- 2.4.2 Laserinduzierte chemische Abscheidung aus der Gasphase (LCVD).- 2.4.3 Weitere laserinduzierte chemische Reaktionen an der gas/fest-Grenzfläche.- 2.4.3.1 Materialabtragung, Ätzung.- 2.4.3.2 Materialsynthese.- 2.4.3.3 Dotieren mit Fremdatomen.- 2.4.3.4 Oxidieren, Nitrieren und Carburieren.- 2.4.3.5 Reduktion.- 2.4.4 Laser-unterstütztes elektrochemisches und chemisches Plattieren und Ätzen.- 2.4.5 Laserinduzierte fest/fest-Reaktionen an Grenzflächen.- 2.4.5.1 Materialabscheidung.- 2.4.5.2 Materialabtragung: Ablation.- 2.4.5.3 Materialsynthese.- 2.4.5.4 Dotierung.- 2.5 Anwendungen in der Materialbearbeitung.- 2.5.1 Umwandlungshärten von Randschichten.- 2.5.2 Härten durch Umschmelzen.- 2.5.3 Laser-Legieren.- 2.5.4 Laser-Plattieren.- 2.5.5 Laser-Glasieren (Laser Glazing).- 2.5.6 Schockhärten durch laserinduzierte Detonationswellen.- 2.5.7 Weitere Laserstrahlverfahren.- 2.6 Anwendungen in der Elektronik- und Dünnschicht-Technologie.- 2.6.1 Strukturieren von Substraten.- 2.6.2 Abgleichen elektronischer Bauelemente: Trimmen.- 2.6.3 Strukturieren elektronischer Bauelemente durch Laserstrahlschneiden.- 2.6.4 Kontaktieren und Verbinden von Bauelementen mittels Laserstrahlen.- 2.6.5 Laser-Feinbearbeitung im ?m-Bereich.- 2.6.6 Ausheilen von Dotierungsschäden in Halbleitern und Rekristallisation.- 2.6.7 Laser-Plasma-Verfahren zur Herstellung dünner Schichten und Schichtstrukturen.- 2.6.7.1 Charakteristika des Verfahrens.- 2.6.7.2 Ergebnisse und Anwendungen.- 3 Modifizierung von Oberflächen durch Ionenstrahl-Verfahren.- 3.1 Einleitung.- 3.2 Grundlagen der Ionenimplantation.- 3.2.1 Allgemeine Phänomene.- 3.2.2 Implantationsprofil.- 3.2.2.1 Konzentrationsverteilung der implantierten Ionen.- 3.2.2.2 Ionen-Reichweite.- 3.2.2.3 Channeling-Effekt.- 3.2.3 Strahlenschäden.- 3.2.3.1 Reichweiteverteilung der Strahlenschäden.- 3.2.3.2 Bildung von amorphen Schichten.- 3.2.4 Sputtering während der Ionenimplantation.- 3.2.5 Ionenstrahlmischen (Atomic Mixing, Ion Beam Mixing).- 3.2.5.1 Mechanismen des Ionenstrahlmischens.- 3.2.5.2 Experimente zum Ionenstrahlmischen.- 3.2.6 Ionenstrahlverfahren und Implantationsanlagen.- 3.2.6.1 Übersicht über die Ionenstrahlverfahren.- 3.2.6.2 Strukturen der entstehenden Randschichten.- 3.2.6.3 Implantationsanlagen.- 3.3 Implantation von Ionen in Halbleiter.- 3.3.1 Integrierte Schaltkreise.- 3.3.1.1 Überblick.- 3.3.1.2 Dotieren durch Ionenimplantation.- 3.3.1.3 Vergrabene Schichten (Buried Layers).- 3.3.2 Ausheilen von Strahlenschäden in Halbleitern (Annealing).- 3.3.2.1 Aktivierung implantierter Dotieratome.- 3.3.2.2 Kurzzeit-Ausheilverfahren für Silicium.- 3.3.2.3 Ausheilen von Verbindungshalbleitern.- 3.4 Implantation von Ionen in Metalle.- 3.4.1 Einleitung.- 3.4.2 Modifizierung der Zusammensetzung und der Struktur.- 3.4.2.1 Verdünnte feste Lösungen.- 3.4.2.2 Übersättigung, Legierungen, chemische Verbindungen und strukturelle Phasenänderungen.- 3.4.2.3 Amorphe metallische Phasen.- 3.4.3 Anwendungen der Ionenimplantation auf Metalle.- 3.4.3.1 Vor- und Nachteile der Ionenstrahlmethode.- 3.4.3.2 Verschleißminderung.- 3.4.3.3 Korrosion in wäßriger Lösung.- 3.4.3.4 Hochtemperaturoxidation.- 3.4.3.5 Katalyse.- 3.4.3.6 Ionenimplantation zur Simulation der Strahlenschäden in Reaktormaterialien.- 3.4.3.7 Ionenstrahltechniken zur Erhöhung der Adhäsion dünner Schichten.- 3.5 Ionenimplantation in Isolatoren und Polymere.- 4 Modifizierung von Oberflächen durch Elektronenstrahl-Verfahren.- 4.1 Einleitung.- 4.2 Wirkungen des Elektronenstrahls auf die Materie.- 4.3 Vergleich der Wechselwirkung von Elektronen- und Laserstrahlen mit einem Target.- 4.4 Thermische Elektronenstrahlverfahren.- 4.4.1 Theoretische Grundlagen.- 4.4.2 Elektronenstrahlanlagen.- 4.4.3 Übersicht über die thermischen Elektronenstrahlverfahren.- 4.5 Nichtthermische Elektronenstrahlverfahren.- 4.5.1 Elektronenstrahl-induzierte nichtthermische Reaktionen.- 4.5.2 Strahlenchemische Reaktionen in organischen Substanzen.- 4.5.3 Elektronenstrahl-härtbare Beschichtungsmaterialien.- 4.5.4 Elektronenbeschleuniger.- 4.5.4.1 Elektronenbeschleuniger mit Scanningsystem.- 4.5.4.2 Beschleuniger mit linearer Kathode.- 4.5.4.3 Bestrahlung unter Inertgas.- 4.5.5 Strahlendosis und erforderliche Strahlspannung.- 4.6 Anwendungen von strahlenchemischen Wirkungen der Elektronenstrahlen.- 4.6.1 Allgemeines.- 4.6.2 Elektronenstrahlhärten von Beschichtungen auf starren, ebenen Substraten.- 4.6.3 Elektronenstrahlhärten von Beschichtungen auf Formteilen.- 4.6.4 Elektronenstrahlhärten von Beschichtungen auf flexiblen Substraten.- 4.6.5 Pfropfpolymerisation durch Elektronenbestrahlung.- 4.6.6 Vernetzen und Vulkanisieren mittels Elektronenstrahlen.- 4.6.7 Depolymerisation von Kunststoffen und Sterilisation mittels Elektronenstrahlen.- 4.6.8 Strahlenhärtung von Beschichtungen mit ultraviolettem Licht.- 5 Modifizierung von Oberflächen durch Plasma-Verfahren.- 5.1 Einleitung.- 5.2 Erzeugung von Mikrowellen-Plasmen.- 5.3 ECR-Mikrowellen-Ionenquellen.- 5.4 Anwendungen der Plasmatechnik.- 5.4.1 Herstellung dünner Schichten mittels Mikrowellenplasmen.- 5.4.2 Ätzen und Abtragen durch Mikrowellenplasmen.- 5.4.2.1 Reaktive Trockenätzverfahren.- 5.4.2.2 Lochwandreinigung von Multilayer-Leiterplatten.- 5.4.2.3 Ultrareinigung von Keramik- und anderen Substraten.- 5.4.2.4 Qualitätskontrolle von integrierten Schaltungen.- 5.4.2.5 Mikroanalyse durch Plasma-Veraschung.- 5.4.2.6 Plasma-Sterilisation.- 5.4.3 Oberflächenmodifikation von Polymeren durch Plasmen.- 5.4.3.1 Wirkungen eines Plasmas auf Polymere.- 5.4.3.2 Anwendungen der Plasma-Oberflächenaktivierung von Polymeren.- 5.4.4 Plasmabehandlung von Metalloberflächen.- 6 Diamantschichten-Herstellung als Anwendung der Plasma- und der Ionenstrahltechnik.- 6.1 Zur Entwicklung des Arbeitsgebietes.- 6.2 Wachstum der Diamantschichten.- 6.4 Über die Rolle des Wasserstoffes bei der CVD-Diamant-Abscheidung.- 6.4 Diamant-Abscheidung durch Ionenstrahl-Technik.- 6.5 Eigenschaften und Anwendungen von Diamantschichten.- 6.5.1 Chemische Eigenschaften.- 6.5.2 Thermische Eigenschaften.- 6.5.3 Mechanische Eigenschaften.- 6.5.4 Elektronische und optische Eigenschaften.- 6.5.5 Diamant als Substrat für elektronische Schaltungen.- 6.5.6 Diamant als Grundmaterial für elektronische Schaltungen.- 7 Mikrotechnologien als Anwendung von Methoden der Oberflächen- und Dünnschicht-Technologie.- 7.1 Einleitung.- 7.2 Herstellung von Siliciumscheiben.- 7.3 Dotierung von Halbleitern.- 7.4 Schichttechnik.- 7.4.1 Epitaktische Silicium-Schichten.- 7.4.2 Thermische SiO2-Schichten.- 7.4.3 Durch CVD abgeschiedene SiO2-Schichten.- 7.4.4 Phosphorglas-Schichten.- 7.4.5 Siliciumnitrid-Schichten.- 7.4.6 Polysilicium-Schichten.- 7.4.7 Silicid-Schichten.- 7.4.8 Metallschichten in integrierten Schaltkreisen.- 7.4.8.1 Materialien für die Metallisierung.- 7.4.8.2 Leiterbahnen zwischen den Bauelementen.- 7.4.8.3 Ohmsche und Schottky-Kontakte.- 7.4.8.4 Aluminium-Silicium-Kontakte.- 7.4.8.5 Platin-Silicium-Kontakte.- 7.5 Lithographie.- 7.5.1 Übersicht.- 7.5.2 Photolithographie.- 7.5.2.1 Photoresists.- 7.5.2.2 Kontaktbelichtung und Proximity-Belichtung.- 7.5.2.3 Projektionsbelichtung.- 7.5.3 Elektronenstrahl-Lithographie.- 7.5.3.1 Auflösungsgrenze, Elektronenresists.- 7.5.3.2 Elektronenstrahl-Schreibgeräte.- 7.5.3.3 Elektronenstrahl-Projektionsgeräte.- 7.5.4 Röntgenstrahl-Lithographie.- 7.5.4.1 Maskentechnik, Röntgenresists und Auflösungsgrenze.- 7.5.4.2 Röntgenstrahlquellen.- 7.5.5 Ionenstrahl-Lithographie.- 7.5.5.1 Auflösungsgrenze und Ionenresists.- 7.5.5.2 Ionenstrahl-Projektionsgeräte.- 7.5.5.3 Ionenstrahl-Schreibgeräte.- 7.6 Ätztechnik.- 7.6.1 Physikalisches Ätzen.- 7.6.2 Plasma-unterstütztes chemisches Ätzen.- 7.6.3 Plasma-unterstützte chemisch-physikalische Ätzverfahren.- 7.6.3.1 Plasmaätzen (PE) im Parallelplattenreaktor.- 7.6.3.2 Reaktives Ionenätzen (RIE).- 7.6.3.3 Reaktives Ionenätzen im transversalen Magnetfeld (MERIE).- 7.6.3.4 Ionenstrahlätzen (IBE) und reaktives Ionenstrahlätzen (RIBE).- 7.6.4 Ätzgase für bestimmte