Spektroellipsometrische Untersuchungen zum Grenzflächenerstarren der fluiden Legierungssysteme Gallium / Bismut, Gallium / Blei und Gallium / Thallium

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In der vorliegenden Arbeit werden spektroellipsometrische Untersuchungen zum Oberflächenerstarren binärer, galliumreicher Legierungen mit Konzentrationen zwischen monotektischem und eutektischem Punkt vorgestellt. Im Besonderen stand die Frage im Vordergrund, wie das Oberflächenerstarren von den an der Oberfläche herrschenden Temperaturverhältnissen beeinflusst wird. Die ausgesuchten Legierungssysteme sollten dabei alle den gleichen Typ von Phasendiagramm mit ausgeprägter Mischungslücke aufweisen und die jeweiligen Reinkomponenten sich hinreichend in ihren optischen Eigenschaften voneinander unterscheiden. Auf dieser Grundlage wurden die binären Systeme Gallium / Bismut, Gallium / Blei und Gallium / Thallium ausgewählt, bei denen das Oberflächenerstarren bei relativ niedrigen Temperaturen unterhalb 300°C untersucht werden kann. Bei den Experimenten fand ein Phasen-Modulations-Ellipsometer Verwendung, welches fest an einem UHV-Rezipienten angebracht war. Für die Untersuchung der Temperaturabhängigkeit des Oberflächenerstarrens wurde eine spezielle Vorrichtung (“Kappe”) entwickelt, die zum einen eine zusätzliche Beheizung von oben, zum anderen die nahezu vollständige thermische Abschirmung der Proben und damit homogene und definierte Temperaturverhältnisse sowie eine Minimierung der auftretenden Temperaturgradienten an der Oberfläche gewährleistete. Das Oberflächenerstarren wurde so an einer Vielzahl von Proben im Hinblick auf die Variation von Temperaturgradient, Abkühlrate, Konzentration und System untersucht werden. Besondere Aufmerksamkeit wurde ebenfalls der Sauberkeit der verwendeten Metalloberflächen sowie deren Reinigung unter Vakuum gewidmet.