Ralf Schmidt

Waermeleitfaehigkeit amorpher Cu-Sn-Schichten

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Kurzfassung in Deutsch

Es wird eine Methode vorgestellt, die es ermoeglicht,
Waermeleitfaehigkeitsmessungen an sowohl in-situ als auch
ex-situ hergestellten duennen Schichten durchzufuehren.
Es wurden Messungen der Waermeleitfaehigkeit und des elektrischen
Widerstandes fuer das System Cu_{x}Sn_{100-x} 0<=x<=100 im
Temperaturbereich von 1.2 K
bis 360 K durchgefuehrt. Die Proben wurden jeweils nach der
Herstellung im amorphen bzw. mikrokristallinen
Zustand und nach dem Anlassen auf 360 K im kristallisierten
Zustand gemessen.

Die Ergebnisse werden im Rahmen der in der Literatur
gebraeuchlichen Modelle diskutiert. Da es sich bei
Cu-Sn um ein metallisches System handelt, tragen sowohl
Elektronen als auch Phononen zur Waermeleitfaehigkeit bei.
Die Trennung der Beitraege mit Hilfe des Wiedemann-Franz'schen
Gesetzes bereitet wegen der starken Elektron-Phonon-Kopplung
Schwierigkeiten.

In der Waermeleitfaehigkeit der amorphen Cu-Sn-Legierungen
bei tiefen Temperaturen wird ein Bereich schwaecherer
Temperaturabhaengigkeit gefunden.
Dieser Plateaubereich deutet auf zusaetzliche Wechselwirkungsmechanismen
hin und verschiebt sich mit steigender Cu-Konzentration
zu kleineren Temperaturen. Er tritt bei den Cu-reichen Proben,
die aufgrund der hohen Kristallisationstemperatur einen geringeren
Kristallisationsgrad aufweisen, auch im kristallisierten Zustand
auf. Demzufolge ist das Plateau in diesem Fall zu tieferen
Temperaturen verschoben. Die Verschiebung des Plateaus mit der
Konzentration kann im Rahmen des Modells der Phonon-Rotonen
verstanden werden. Phonon-Rotonen sind lokalisierte niederenergetische
Anregungen, die bei Wellenzahlen Q_{pe}=K_{pe}
auftreten und bei einer charakteristischen Temperatur
T_{0} angeregt werden koennen. Sie tragen entgegen
den Debye-Phononen selbst
nicht zur Waermeleitfaehigkeit bei, sondern wirken als deren
Wechselwirkungspartner. K_{pe} bezeichnet die Lage eines elektronisch
induzierten Strukturpeaks, dessen Hoehe mit der Zusammensetzung
der Legierung skaliert. Die Hoehe des Strukturpeaks ist umgekehrt
proportional zur Anregungsenergie der Phonon-Roton-Zustaende.
Das bedeutet, dass ein Plateaubereich bei hohen Temperaturen
auftritt, wenn der Strukturfaktor bei K_{pe} klein ist und umgekehrt.

Damit ist es gelungen, im Gegensatz zum Modell
der Zwei-Niveau-Systeme die
Tieftemperaturanomalien in der Waermeleitfaehigkeit aehnlich wie
die Anomalien in der Thermokraft bei tiefen Temperaturen direkt
auf die Struktur der Proben zurueckzufuehren.

weitere Metadaten

Schlagwörter
Waermeleitung
Schlagwörter
Binaere Legierung
Schlagwörter
Duenne Schicht
Schlagwörter
Wiedemann-Franz-Gesetz
Schlagwörter
Phononenwaermeleitfaehigkeit
Schlagwörter
Phonon-Roton
SWD SchlagworteTieftemperaturphysik
SWD SchlagworteKupfer
SWD SchlagworteZinn
SWD SchlagworteElektron-Phonon-Wechselwirkung
SWD SchlagworteZwei-Niveau-System
SWD SchlagworteKollektive Anregung
DDC Klassifikation530
DDC Klassifikation600
Institution(en) 
HochschuleTU Chemnitz
FakultätFakultät für Naturwissenschaften
DokumententypDissertation
SpracheDeutsch
Tag d. Einreichung (bei der Fakultät)19.08.1998
Tag d. Verteidigung / Kolloquiums / Prüfung23.07.1998
Veröffentlichungsdatum (online)19.08.1998
persistente URNurn:nbn:de:bsz:ch1-199800171

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