In-situ Korrosionsuntersuchungen an Metalloberflächen

Das Verwitterungsverhalten von reinen Metallen und Legierungen war über die letzten Jahrzehnte und ist bis heute Gegenstand weitläufiger Untersuchungen. Während sich diese Analysen zu einem Großteil mit der ex-situ Charakterisierung der an der Oberfläche während des Verwitterungsvorganges gebildeten Produkte beschäftigten, soll im Zuge dieses Projektes die Aufklärung der ablaufenden Reaktionsmechanismen an der Metalloberfläche als auch in der Metall/Atmosphärengrenzschicht mittels neuer in-situ Methoden in den frühen Stadien der Korrosion erfolgen. Die dazu verwendeten Methoden sind in-situ Tapping-Mode Atomic Force Microscopy (TM-AFM), in- situ InfraRed Reflection Absorption Spectroscopy (IRRAS) gekoppelt mit einer Quarz Crystal Microbalance (QCM), wie ergänzende Untersuchungen mit Sekundärionen-massenspektrometrie (SIMS). Das Hauptaugenmerk der Arbeiten in diesem Projekt liegt in der Aufklärung der Reaktionsmechanismen bei der atmosphärischen Korrosion von Silber und seinen Legierungen, da diese Materialien wegen ihres niedrigen Widerstands in modernen Halbleiterbauelementen eine wichtige Rolle spielen. Bereits ein dünner Überzug aus Korrosionsprodukten kann die Funktionsweise solcher Bauteile erheblich beeinträchtigen nicht zuletzt wegen der heutzutage immer weiter fortschreitenden Miniaturisierung solcher Elemente. Um Methoden und Verfahren entwickeln zu können, die diesem Korrosionsprozess entgegenwirken, ist die genaue Kenntnis der ablaufenden Mechanismen unerläßlich. Wie wichtig in diesem Zusammenhang in-situ Untersuchungen unter Realbedingungen sind, konnte in frühren Arbeiten an Kupfer gezeigt werden, die einen großen Unterschied der Ergebnisse von ex-situ und in-situ Methoden aufwiesen. Die Aufklärung des exakten Reaktionsmechanismus der Silberoxidation und -sulfidation durch atmosphärische Schadstoffe wie SO2, NO2 oder H2S in Abhängigkeit von der vorherrschenden Umgebungsfeuchte sowie die Klärung des Einflusses von verschiedenen Legierungsbestandteilen, wie z.B. Gold ist daher das Hauptziel dieses Projektes. Auch soll der Einfluß von anderen Parametern die oxidierende Wirkung ausüben, wie z.B. UV Licht geklärt werden.

Das Verwitterungsverhalten von reinen Metallen und Legierungen war über die letzten Jahrzehnte und ist bis heute Gegenstand weitläufiger Untersuchungen. Während sich diese Analysen zu einem Großteil mit der ex-situ Charakterisierung der an der Oberfläche während des Verwitterungsvorganges gebildeten Produkte beschäftigten, soll im Zuge dieses Projektes die Aufklärung der ablaufenden Reaktionsmechanismen an der Metalloberfläche als auch in der Metall/Atmosphärengrenzschicht mittels neuer in-situ Methoden in den frühen Stadien der Korrosion erfolgen. Die dazu verwendeten Methoden sind in-situ Tapping-Mode Atomic Force Microscopy (TM-AFM), in- situ InfraRed Reflection Absorption Spectroscopy (IRRAS) gekoppelt mit einer Quarz Crystal Microbalance (QCM), wie ergänzende Untersuchungen mit Sekundärionen-massenspektrometrie (SIMS). Das Hauptaugenmerk der Arbeiten in diesem Projekt liegt in der Aufklärung der Reaktionsmechanismen bei der atmosphärischen Korrosion von Silber und seinen Legierungen, da diese Materialien wegen ihres niedrigen Widerstands in modernen Halbleiterbauelementen eine wichtige Rolle spielen. Bereits ein dünner Überzug aus Korrosionsprodukten kann die Funktionsweise solcher Bauteile erheblich beeinträchtigen nicht zuletzt wegen der heutzutage immer weiter fortschreitenden Miniaturisierung solcher Elemente. Um Methoden und Verfahren entwickeln zu können, die diesem Korrosionsprozess entgegenwirken, ist die genaue Kenntnis der ablaufenden Mechanismen unerläßlich. Wie wichtig in diesem Zusammenhang in-situ Untersuchungen unter Realbedingungen sind, konnte in frühren Arbeiten an Kupfer gezeigt werden, die einen großen Unterschied der Ergebnisse von ex-situ und in-situ Methoden aufwiesen. Die Aufklärung des exakten Reaktionsmechanismus der Silberoxidation und -sulfidation durch atmosphärische Schadstoffe wie SO2, NO2 oder H2S in Abhängigkeit von der vorherrschenden Umgebungsfeuchte sowie die Klärung des Einflusses von verschiedenen Legierungsbestandteilen, wie z.B. Gold ist daher das Hauptziel dieses Projektes. Auch soll der Einfluß von anderen Parametern die oxidierende Wirkung ausüben, wie z.B. UV Licht geklärt werden.