Charakterisierung von Sc(x)Al(1-x)N-Schichten für die Anwendung in der Magnetfeldsensorik

Hofmann, Tim

In dieser Bachelorarbeit erfolgt eine grundlegende Charakterisierung gesputterter Sc(x)Al(1-x)N-Schichten, welche als vielversprechendes piezoelektrisches Material für die Anwendung in der Magnetfeldsensorik im Bereich mikroelektromechanischer Systeme gelten. Durch die Einbindung eines bestimmten Anteils x an Scandium in die hexagonale Struktur des AlN erfolgt eine Änderung des Bindungscharakters im Materialsystem. Aus der so ansteigenden Fähigkeit der Polarisation in der Gitterstruktur resultiert ein starker piezoelektrischer Effekt, der zusammen mit einem magnetostriktiven Material als Magnetfeldsensor fungieren soll. Eine Reihe ausgewählter Sc(x)Al(1-x)N-Proben wird mittels Röntgenphotoelektronenspektroskopie auf ihre genaue Zusammensetzung, besonders auf den Scandiumgehalt x, untersucht. Anschließend wird in Abhängigkeit von x die Gitterkonstante c der hexagonalen Struktur mit Hilfe der Röntgendiffraktometrie ermittelt. Zudem erfolgt eine optische Charakterisierung des Materials in Form der Raman- und Infrarotspektroskopie, um einen genauen Überblick der Änderung der Schwingungsbanden in Sc(x)Al(1-x)N in Abhängigkeit von x zu gewinnen. Zusätzlich können anhand der gewonnen Daten Aussagen über die kristalline Qualität der Struktur getroffen werden. Zuletzt werden die gefundenen Ergebnisse der verschiedenen Messmethoden miteinander korreliert und verglichen. Das weiterführende Ziel im Anschluss an diese Arbeit ist die genaue Quantifizierung der piezoelektrischen Reaktion von Sc(x)Al(1-x)N in mikroelektromechanischen Sensoren. Als Grundlage hierfür und für ein genaueres Verständnis des Materialsystems Sc(x)Al(1-x)N wurde diese Bachelorarbeit angefertigt.

This bachelor thesis deals with the characterization of sputtered Sc(x)Al(1-x)N-layers, which promise a high piezoelectric response for implementation in microelectromechanical systems for measuring low magnetic fields. Within the integration of Scandium in the hexagonal structure of AlN, a change in binding character arises, resulting in the ability to create a high internal polarization and as a result, causing a wide piezoelectric reaction. The X-Ray Photoemission spectroscopy, implemented in this thesis, allows determining the percentage x of Scandium in different samples of Sc(x)Al(1-x)N. Afterwards, the lattice parameter c of hexagonal Sc(x)Al(1-x)N is determined in dependence of x by X-Ray Diffraction. Raman and Infrared spectroscopy allow making a point about the optical phonon modes in Sc(x)Al(1-x)N-alloys, influenced by Scandium-content x. On top, all measurements provide information about the crystal quality of the analyzed samples. The next objective during this research-project is the quantification of the piezoelectric response of Sc(x)Al(1-x)N in microelectromechanical systems, for which this bachelor thesis presents one part of the fundamental research.

Cite

Citation style:

Hofmann, Tim: Charakterisierung von Sc(x)Al(1-x)N-Schichten für die Anwendung in der Magnetfeldsensorik. Ilmenau 2019. ilmedia.

Access Statistic

Total:
Downloads:
Abtractviews:
Last 12 Month:
Downloads:
Abtractviews:

open graphic

Rights

Use and reproduction:
All rights reserved

Export