Molybdänschichten

Das Metall Molybdän zeichnet sich durch eine hohe Stabilität gegenüber thermischer und mechanischer Belastung sowie eine gute chemische Beständigkeit aus. Gleichzeitig besitzt dieses Metall einen sehr geringen spezifischen Widerstand. Durch die nahezu einzigartige Kombination dieser Eigenschaften nimmt das Molybdän unter den metallischen dünnen Schichten eine besondere Rolle ein. So werden diese Schichten als anspruchsvolles elektrisches Kontaktmaterial eingesetzt. Beispiele sind Leiterbahnen in der Mikroelektronik oder Rückkontakte für Kupfer-Indium-Diselenid Solarzellen (CIS), wo das Molybdän zugleich noch als Diffusionsbarriere wirkt. Des Weiteren werden Molybdän-Lagen aufgrund der geringen Grenzflächenrauheit auch erfolgreich in Mehrschichtsystemen für Röntgenoptiken (Spiegel) eingesetzt.

Durch eine geeignete Wahl der Beschichtungstemperatur sowie die Optimierung der Prozessparameter beim Sputtern (insbesondere der Thermalisation von gestäubten Atomen und reflektierten Argonatomen) können dünne Schichten mit Dichten und spezifischen Widerständen nahe den Werten des Volumenmaterials von 10,2 g/cm³ bzw. 6 10^-6 Ohm cm hergestellt werden. Gleichzeitig zeigen diese mittels Katoderzerstäubung (Sputtern) abgeschiedenen Schichten des Molybdän eine sehr geringe Oberflächenrauheit, die mit der Dicke nur gering ansteigt.

Links: Die Dichte gesputterter Molybdän Schichten lässt sich durch den Sputterprozess steuern. Die Leitfähigkeit dieser Schichten hängt exponentiell von deren Dichte ab. Molybdänschichten mit einer Dichte um 50 % sind durch die Existenz nanoskopischer Hohlräume (sogenannte “Nanovoids“) hoch porös und besitzen eine fraktale Dimension von 2.4.

Rechts: Das Molybdän besteht in der Dünnschicht als feinkristallines Material (Nanokristallite), wobei die Größe der Kristallite etwa mit dem Logarithmus der Dicke des Molybdän ansteigt.