Substratschicht

Substratschicht bezeichnet die dem Aufbausystem zugrunde liegende Schicht, auf der andere Materialien aufgebracht, wachsen oder reagieren. In der Dünnfilmbildung dient sie als Grundlage, die mechanische, chemische und elektronische Eigenschaften des Gesamtsystems maßgeblich bestimmt.

In der Halbleitertechnik, Optik, Katalyse oder MEMS wird das Substrat aus Materialien gewählt, die geeignete mechanische Festigkeit, chemische Stabilität, Wärmeleitfähigkeit sowie ein passendes Kristallgitter bieten. Die Epitaxie erfordert eine geringe Gitterfehlpassung; eine große Fehlpassung erzeugt Fehlordnungen, Risse, Spalt.

Die Beschaffenheit der Substratschicht (Oberflächenrauheit, Kristallinität, Termini wie Silanolgruppen) beeinflusst Adhäsion, Wachstumsmodus (homogen vs. heteroepitaxial), Dotierung, Diffusion und Interfacialreaktionen. Vor der Beschichtung erfolgt Reinigung, Aktivierung, ggf. Oberflächenbehandlung.

Typische Substratschichten sind Silizium, Siliziumdioxid, Saphir, Glas, Metalle, Polymere; Die Wahl hängt von Temperaturfenster, chemischer Kompatibilität und Abkühlverhalten ab. Charakterisierung erfolgt durch AFM, SEM, XPS, XRD; Ursachen für Störungen identifiziert.

Anwendungsbereiche umfassen Mikroelektronik, Photovoltaik, Sensorik, Oberflächenbeschichtungen, Katalyse und MEMS.