Thesis - Tumb1.biblio.tu-muenchen.de - Technische Universität ...
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Ausgehend von <strong>de</strong>r dimensionslosen Durchlässigkeit <strong>de</strong>r unbedampften Substratfolie<br />
von eins fällt die Durchlässigkeit mit zunehmen<strong>de</strong>r optischen Dicke rasch ab. Bereits ab<br />
einer Schichtdicke von 8 nm erreicht man eine Permeationsratenreduzierung um <strong>de</strong>n<br />
Faktor zehn und mehr. Für optische Dichten von etwa 1,5 bzw. Aluminiumschichtdicken<br />
von etwa 30 nm flacht <strong>de</strong>r Verlauf <strong>de</strong>utlich ab und läuft in einen konstanten Wert von<br />
etwa<br />
Seite<br />
aus. Dieser entspricht einer Sauerstoffdurchlässigkeit von circa<br />
0,8 cm3(STP)/(m2·Tag·bar). Durch das Bedampfen lassen sich somit<br />
Barriereverbesserungen von etwa 100 erzielen. Ein solches Verhalten scheint<br />
64____________________________________________________5 Experimentelle Ergebnisse<br />
7,5·10-3<br />
charakteristisch und nicht auf einzelne Folien- und Aufdampfmaterialien begrenzt, da in<br />
<strong>de</strong>r Litera<strong>tu</strong>r ähnliche Kurvenverläufe für unterschiedliche Materialien beschrieben<br />
wer<strong>de</strong>n [83,141,142].<br />
Wie anhand <strong>de</strong>r nichtlinearen Regression <strong>de</strong>r Messdaten abgelesen wer<strong>de</strong>n kann, setzt<br />
sich <strong>de</strong>r Verlauf aus zwei Anteilen zusammen. Für kleine optische Dichten dominiert<br />
eine inverse Schichtdickenabhängigkeit die Durchlässigkeit. Für große Schichtdicken<br />
tritt eine konstante Minimaldurchlässigkeit auf. Bei einer <strong>de</strong>fektfreien perfekten<br />
Aluminiumschicht müsste, aufgrund <strong>de</strong>r extrem kleinen Permeationskoeffizienten von<br />
Sauerstoff in Aluminium, schon für geringste Aufdampfschichtdicken eine nicht<br />
messbare Permeationsrate ergeben. Dies ist offensichtlich nicht <strong>de</strong>r Fall. Die<br />
aufgedampfte Schicht kann daher nicht <strong>de</strong>fektfrei sein.<br />
So wur<strong>de</strong> bereits in <strong>de</strong>n Grundlagen darauf hingewiesen, dass für die viele Metalle<br />
Inselwachs<strong>tu</strong>m auftritt; siehe auch [143]. Ein solches Verhalten kann aufgrund <strong>de</strong>r<br />
polykristallinen Struk<strong>tu</strong>r <strong>de</strong>r Aluminiumschichten, wie sie durch transmissionselektronenmikroskopischen<br />
Aufnahmen nachgewiesen wer<strong>de</strong>n konnte (siehe<br />
Abschn. 5.4.2, S. 80f.), auch für Aluminium angenommen wer<strong>de</strong>n. Für geringe<br />
Aufdampfschichtdicken bil<strong>de</strong>t sich daher zunächst keine geschlossene<br />
Aluminiumschicht. Die Aluminiuminseln auf <strong>de</strong>r Substratfolie wirken damit nur als<br />
abgeschattete Fläche, durch die kein Stofftransport erfolgt. Da jedoch noch eine große<br />
freie Substratfolienfläche vorhan<strong>de</strong>n ist, ist die Gesamtdurchlässigkeit zunächst von <strong>de</strong>r<br />
Durchlässigkeit <strong>de</strong>r Substratfolie und <strong>de</strong>m Anteil an bedampfter Fläche bestimmt. Mit<br />
zunehmen<strong>de</strong>r optischer Dicke wird <strong>de</strong>r Anteil an beschichteter Fläche immer größer und<br />
die Permeationsrate sinkt. Ab einer kritischen Schichtdicke wachsen die einzelnen<br />
Inseln zusammen und es entsteht eine geschlossene Schicht. In <strong>de</strong>r Litera<strong>tu</strong>r wer<strong>de</strong>n<br />
hierzu Werte zwischen 8 nm und etwa 10 nm angegeben [144,145]. So dürfte ab dieser<br />
Schichtdicke keine messbare Durchlässigkeit zu beobachten sein. Im Vergleich hierzu<br />
zeigt sich in <strong>de</strong>r oben dargestellten Abbildung aber immer noch eine <strong>de</strong>utlich messbare<br />
Sauerstoffdurchlässigkeit. Dieser Unterschied kann, wie die nachfolgen<strong>de</strong>n<br />
mikroskopischen Analysen zeigen, auf das Vorhan<strong>de</strong>nsein von Defekten in <strong>de</strong>r<br />
aufgedampften Schicht zurückgeführt wer<strong>de</strong>n; Abschn. 5.5, S. 85. Diese bestimmen<br />
dann die Permeationseigenschaften maßgeblich.