Interdiffundierender

Interdiffundierender ist ein Adjektiv, das in der Materialwissenschaft und verwandten Bereichen verwendet wird, um Prozesse, Grenzflächen oder Materialien zu beschreiben, bei denen Interdiffusion stattfindet. Interdiffusion bezeichnet den Austausch von Atomen über eine Grenzfläche zwischen zwei benachbarten Materialien, wodurch sich die Zusammensetzung in der Grenzregion allmählich ändert.

Das Phänomen entsteht vor allem durch Unterschiede in chemischem Potenzial oder Konzentration beider Materialien und steigt mit der Temperatur. In der Praxis beschreibt interdiffundierende Vorgänge, wie Atome einer Phase in die benachbarte Phase wandern und umgekehrt. Die resultierende Grenzschicht wird oft durch eine graduelle Mischzone gekennzeichnet, in der sich Phasenbildung, Lösung in Festkörpern oder Bildung intermetallischer Verbindungen ergeben kann. Die charakteristische Dicke dieser Mischzone wächst in der Regel mit der Wurzel aus der Zeit, wobei Temperatur, Diffusionskoeffizient und Materialpaar maßgeblich sind.

Interdiffundierende Systeme sind besonders relevant in der Metallurgie (Diffusionsverbindungen, Wärmebehandlungen, Alterung), in der Halbleitertechnik (heterostructures und Diffusion von Dottern) sowie in der Oberflächen- und Beschichtungstechnologie. Die praktische Bedeutung liegt in der Veränderung mechanischer, elektrischer und chemischer Eigenschaften der Grenzregion, was sowohl zu gewollten Effekten, wie Diffusionsbonding, als auch zu unerwünschten Alterungsprozessen führen kann.

Typische Merkmale eines interdiffundierenden Systems sind eine graduierte Grenzschicht statt einer scharfen Grenze, mögliche Bildung von Zwischen- oder Zwischenphasen sowie veränderte Diffusionswege infolge von Spannungen oder Mikrostrukturen. Messungen erfolgen durch Techniken wie Tiefenprofilanalyse, Sekundärionen-Massenspektrometrie oder Transmissionselektronenmikroskopie.