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H. Mahr:
"Numerische Berechnungen zur Beschichtung granularer Materialien in einer Magnetron-Sputteranlage";
Betreuer/in(nen): C. Eisenmenger-Sittner; Institut für Festkörperelektronik, 2009; Abschlussprüfung: 18.11.2009.

Bei der Herstellung moderner Hochleistungskühlkörper für Hochleistungs-Halbleiterschaltelemente kommen im Sinterverfahren hergestellte Diamant-Kupfer Verbundmaterialien zum Einsatz. Diese Materialien vereinigen hohe Wärmeleitfähigkeit mit geringer thermischer Ausdehnung und können direkt an der halbleitenden Schicht ohne störende Zwischenschichten angebracht werden. Um die Einbettung des Diamantpulvers (Korndurchmesser 50-200 µm) im Kupfermaterial bzgl. des Fertigungsprozesses und auch bzgl. der Kopplung der unterschiedlichen Wärmeleitmechanismen in Diamant und Metall zu verbessern, werden spezielle Zwischenschichtmaterialien am Diamantgranulat aufgebracht. Ein hierfür mögliches Verfahren ist die Gasphasenabscheidung in der Ausführung des Magnetron-Sputterns. Ziel dieser Diplomarbeit war es, ein mathematisches Modell zur numerischen Schichtdickenberechnung am Diamantgranulat zu entwickeln und damit eine Optimierung des Beschichtungsprozesses durchzuführen. Insbesondere sollte auf die Bewegung des Diamantgranulates (Durchmischung, Abrieseln, teilweise Überdeckung) eingegangen werden. Als Referenzsystem diente eine am Institut für Festkörperphysik, Arbeitsgruppe Dünne Schichten der Technischen Universität Wien entwickelte Analge zur Beschichtung granularer Materialien.
Es wurde eine allgemeine differentialgeometrische Methode zur Berechnung der Teilchenemission von flächenhaften Sputtertargets unter Berücksichtigung der speziellen Quelleneigenschaften und der Abscheidung der Teilchen an beliebig orientierten Substratflächenelementen entwickelt. Weiters wurde die Bewegung eines frei beweglichen Teilchens in den Substratschalen der Anlage durch eine Verknüpfung von epizyklischer Drehbewegung und stochastischen Methoden dargestellt. Die Implementierung der aufgestellten Berechnungsmethoden erfolgte im Computeralgebrasystem Mathematica 6.0.
Die so entwickelte Berechnungsmethode wurde für plane Substrate, für einzelne Teilchen und für ganze Granulatsysteme am Experiment überprüft. Für die experimentelle Schichtdickenbestimmung kam ein speziell in der Arbeitsgruppe Dünne Schichten entwickeltes Verfahren zur photometrischen Schichtdickenbestimmung metallischer Einfachschichten mittels Durchlichtscanner zum Einsatz. Die so entwickelte Berechnungsmethode der Schichtdicken am Diamantgranulat stellte sich als sehr zuverlässig bei Variation aller möglichen Prozessparameter heraus.