Nano-TMA/TGA/DVS

Nano-TMA/TGA/DVS

Die Thermophysikalische Untersuchung transparenter Polymerfilme im nano-Meter-Maßstab wird mittels Temperatur- bzw. Feuchteabhängiger Ellipsometrie realisiert. Ein kommerzielles Ellipsometer (Sentech) ist mit einer Heizplatte bzw. einer Feuchtekammer ausgerüstet. Ein zweites Ellipsometer ist mit einer Vakuumkammer zur Messung unter Sauerstoffausschluß und bei tiefen Temperaturen ausgerüstet.

Mit der Ellipsometrie werden die so genannten ellispometrischen Winkel Psi und Delta gemessen und daraus mit Hilfe eines das Schichtsystem beschreibenden Modells die Schichtdicke (und Dispersion) des Brechungsindex gefittet bzw. die relative Schichtmasse berechnet.

 

Anwendungen

Die Untersuchung des thermischen Ausdehnungsverhaltens dünner tranparenter Schichten im nm-Maßstab (50 nm bis 2 µm) auf Si-Wafern als Substrat wird wie folgt erreicht:

  • Bestimmung der Glasübergangstemperatur (Tg)
  • Bestimmung des thermsichen Ausdehnungskoeffizientens (CTE)
  • Kinetik des Abdampfverhaltens von Sol-Komponenten bzw. Restlösungsmittel
  • Kinetik des thermischen Abbaus
  • Kinetik der Wasseraufnahme (Unterscheidung zwischen Schwellung und Porenfüllung möglich)

 

Veröffentlichungen

M. Bauer, O. Kahle, C. Uhlig: Nano-TMA/TGA/DVS – accelerated investigations of ageing and sorption processes at elevated temperatures, International Symposium Polymeric Materials 2004 Halle/Saale

O. Kahle, H.-J. Gläsel, C. Uhlig, E. Hartmann, M. Bauer: Fracture mechanical and Nano-TGA/TMA-Characterisation of nano-filled Acrylates, Conference Materials Week 2004 München

O. Kahle, C. Uhlig, U. Richter, B. Gruska, M. Bauer: Applications and Accuracy of Variable Temperature Ellipsometry (VTE) in Thin Film Technologies, Poster, 3rd International Conference on Spectroscopic Ellipsometry (ICSE-3), Vienna 2003

O. Kahle: Einsatzmöglichkeiten und Grenzen der temperaturvariablen Ellipsometrie zur thermophysikalischen Charakterisierung polymerer Schichten, zugl. Diss., BTU Cottbus 2002

O. Kahle, C. Uhlig, M. Bauer: VTE – A new method for characterisation of thin films properties, Polytronic 2001, Conf. Dig., Potsdam, p. 358–65

O. Kahle, C. Uhlig, M. Bauer: Application of variable – temperature ellipsometry to plasma polymers. The effect of addition of 1,7-octadiene to plasma deposits of acrylic acid, Chemistry of Materials 12(4), p. 866–68 (2000)

O. Kahle, C. Uhlig, M.  Bauer: T-Ellipsometry – A New Method for the Characterisation of Thin Film Thermophysical Properties, Material Mechanics, Fracture Mechanics, Micro Mechanics, An Anniversary Volume in Honour of B. Michel’s 50th Birthday, p. 395–406 (1999)

O. Kahle, U. Wielsch, H. Metzner, J. Bauer, C. Uhlig, C. Zawadzki: Glass transition temperature and thermal expansion behaviour of polymer films investigated by variable temperature spectroscopic ellipsometry, Thin Solid Films, p. 313–314, 803-07 (1998)

 

Referenzen

Der Beginn der Arbeiten zur Methodenentwicklung fand im Rahmen des BMBF-Projektes »Grundlagen der Haftung Polymer/Metall am Beispiel Polymer/Aluminium« (FKZ 03 D 0038 A 8) statt.