Abschemmeln

Abschemmeln bezeichnet in der Elektrochemie und in der Festkörperchemie das unregelmäßige Ausbilden von Depositionen an Grenzflächen, bei dem sich Inseln oder Klumpen des abgeschiedenen Materials auf der Substratoberfläche bilden, statt einer gleichmäßigen, durchgehenden Schicht. Der Begriff wird vor allem im Kontext der Metallerzeugung aus Elektrolyten, chemischer Abscheidung und physikalischer Dünnschichtabscheidung verwendet.

Ursachen und Mechanismen sind oft kinetischer oder diffusionsabhängiger Natur. So kann eine hohe Abscheidungsgeschwindigkeit, eine lokale Übersättigung, ungleiche Strömung, Diffusionsbeschränkungen oder der Einfluss von Additiven dazu führen, dass Nuclei wachsen, bevor benachbarte Bereiche gleichmäßig bedeckt werden. Das resultierende Muster besteht aus groben Inseln oder Körnern, die zu einer rauen Oberfläche führen. Unter bestimmten Bedingungen kann der Depositionsfilm abreißen, Partikel lösen oder neu repositionieren, wodurch sich der Effekt weiter verstärkt.

Folgen des Abschemmelns umfassen eine erhöhte Oberflächenrauhigkeit, schlechtere Haftung der Schicht, höhere Porosität, eingeschränkten Korrosionsschutz und potenzielle Beeinträchtigung elektrischer Kontakte. In der Praxis tritt Abschemmeln häufig bei der elektrochemischen Abscheidung von Metallen wie Kupfer, Nickel oder Zinn sowie bei bestimmten chemischen oder physikalischen Abscheidungsverfahren auf.

Vermeidungs- oder Kontrollmaßnahmen zielen auf eine gleichmäßigere Schichtbildung: Anpassung der Abscheidungsgeschwindigkeit und der Stromdichte, Verwendung von Wachstumsinhibitoren oder Streckern (Additiven) zur Unterdrückung Island Growth, Optimierung von Temperatur und pH-Wert, Verbesserung der Spül- und Vorbehandlung, sowie eine gleichmäßige Strömung und Substratvorbereitung. Moderne Detektionsmethoden umfassen Mikroskopie, Profilometrie und elektrochemische Analysen zur Bewertung der Oberflächenstruktur.