in-situ röntgendiffraktion zur charakterisierung von mechanischen ...

4. Ergebnisse und Diskussion
Tabelle 6:
Experimentell bestimmte REK der Cu-Messserie. Die Angabe der REK s1 hkl und 0.5·s2 hkl bezieht sich auf
die zugehörigen Werte der Schicht- und Substratdicke (hf, hs), den unverspannten Gitterparameter a0 und
den Radius der Substratkrümmung R. Die Fehler in der Berechnung von s1 331 und 0.5·s2 331 sind mit einem
Fehler von ∆s1 311 =3.9·10 -13 Pa -1 und ∆0.5·s2 311 =2.2·10 -12 Pa -1 anzunehmen.
Material
hf
(nm)
hs
(µm)
s
Kröner
311 11
1 10 −
⋅
−1
( Pa
)
0.
5
Kröner
311 −11
⋅ s2
⋅10
−1
( Pa
)
Exp.
311 11
1 10 −
⋅
−1
s
( Pa
)
Exp.
311
0.
5 ⋅ s ⋅10
2
( Pa
Cu 2400 310 -0.3385 1.3276
Cu 2400 140 -0.2868 1.1248
Cu
Cu
800
800
310
140
-0.2902 1.1060
-0.2774
-0.2945
1.1087
1.1549
Cu 200 140 -0.3043 1.1936
Cu 200 310
-0.3074 1.2056
Die Literaturwerte zur Beurteilung der Messergebnisse beziehen sich auf die Software
ELASTIX und Referenzen [115, 123]. Unter der Annahme, dass alle Schichten der
Messserie aus dem gleichen Werkstoff bestehen, wurde wie bei der Al-Messserie der
Mittelwert der REK gebildet. Dabei ergeben sich die gemittelten REK für die Cu-Schichten
zu s1 311 =-0.301·10 -11 ±3.6·10 -13 Pa -1 und s2 311 =1.185·10 -11 ±8.1 ·10 -13 Pa -1 . Damit ergibt sich für
die Mittelwerte der REK eine Übereinstimmung von s1 311 >95% und von s2 311 >93%. In
Übereinstimmung mit der Al-Probenserie kann also unter der Vorraussetzung der Streuung
von Literaturwerten eine Messgenauigkeit der Kombinationsmethode von ∆si hkl >80%
angegeben werden.
Es ist also mit der Kombinationsmethode möglich, ohne quantitative Texturessungen die
REK eines Schichtmaterials experimentell zu bestimmen. Die Kombinationsmethode stellt
hierzu eine einfache Technik dar, wobei ein Einsatz von Zug- oder Biegemaschinen nicht
notwendig ist.
Allgemein lässt sich sagen, dass die Messung mittels des vorgestellten Verfahrens die
Berechnung elastischer Konstanten für jede mit hkl indizierte Gitterebenenschar zulässt. Die
Einschränkung des Verfahrens ist dabei nur durch die Messbarkeit des regulären asin
2 ψ Zusammenhangs für die jeweilige hkl-Netzebenenschar gegeben.
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)
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