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Nickelsilizide auf {111} -
Silizium: |
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Experiment und Grundbeobachtungen
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Die Grenzfläche Si - Ni2Si ist
inkohärent |
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Die Grenzfläche Si - NiSi ist semikohärent mit
großer Fehlanpassung (ca. 15%) und extrem hoher Versetzungsdichte; es
bildet sich eine (neue) hexagonale NiSi- Phase. Der Abstand der
Misfit-Versetzungen läge im Bereich 6a; d.h. jede 6. Netzebene
müßte aufhören. |
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Abbildung: TEM Netzebenenbild von NiSi auf
Silizium |
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Grenzfläche Si (kub)-NiSi (hex)
mit Misfit Versetzungen in ungewöhnlich hoher Dichte |
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Grenzflächengeometrie bei
NiSi2 auf {100} und {111} Si |
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Die NiSi2 - Phase als stabiles
Endprodukt nach Tempern bei ca. 800°C ist am interessantesten. Sie
kristallisiert in der kubischen CaF2 Struktur mit einer Gitterkonstanten, die
nur 0.3% kleiner als die von Silizium ist. Damit kann ein
Misfit-Versetzungsnetzwerk mit einem Abstand d von rund |
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| d=ca. |
- ( 1000 /1003 /[(1000/1003) - 1] ) |
| =ca. |
333 a |
| =ca. |
60 nm |
erwartet werden. |
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Abbildung:
TEM (Weak Beam) des Misfit Versetzungsnetzwerks von NiSi2 auf {111}-
Silizium |
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Es sind zwei Netzwerktypen zu
erkennen: |
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1. Ein hex. Netzwerk sehr ähnlich zu einem Netzwerk von
Shockleyschen Versetzungen in einer S=3
Korngrenze |
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2. Ein komplexeres Netzwerk sehr ähnlich zur
Dreh-Kleinwinkelkorngrenze auf {111}- Silizium |
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Weitere Analyse zeigt |
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Zu den Netzwerken gehören tatsächlich die
S=3 bzw S=1
Orientierungsbeziehung zwischen Silizium und NiSi2 . Das
heißt, die NiSi2 - Schicht besteht aus Bereichen, die
eine Zwillingsorientierung, und anderen Bereichen, die eine direkte
Orientierung zum Substrat haben |
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Alle Versetzungen haben Stufencharakter
(statt Schraubencharakter wie in den Drehkorngrenzen) |
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Der Abstand entspricht dem errechneten
Abstand (mit der richtigen Geometrie und den richtigen Burgersvektoren)
für ein Misfit-Versetzungsnetzwerk zwischen Silizium und
NiSi2. |
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Die Geometrie ist aber identisch zu der
S=3 bzw S=1 Geometrie in
reinen Kleinwinkel-Dreh-Korngrenzen; lediglich Feinheiten sind anders
einzuberechenen (Kräfte zwischen Stufen- statt zwischen
Schraubenversetzungen; Grenzflächenenergie der S=3 Orientierung statt der Stapelfehlerenergie). |
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Es gibt jedoch große
Unterschiede der Versetzungsnetzwerke in Phasengrenzen zu den Netzwerken in
Korngrenzen; auch sind einige Fragen noch nicht geklärt. |
