Trägerschicht

Eine Trägerschicht ist in der Materialwissenschaft eine Schicht, die als Grundlage oder Zwischenlage dient, auf der weitere Funktionsschichten abgeschieden, gewachsen oder montiert werden. Sie trägt die mechanische, chemische oder optische Last der Multilayer-Struktur und ermöglicht eine stabile Integration unterschiedlicher Materialien. Der Träger kann ein Substrat sein oder eine speziell vorbereitete Zwischenschicht, die zwischen Substrat und Funktionallage eingefügt wird, um Kompatibilität zu erreichen.

Zu den typischen Aufgaben zählen Haftaustausch zwischen Substrat und Oberlage, Reduzierung von Defekten durch bessere Gitterpassung bei epitaktischen Strukturen, Diffusionsbarrieren zur Verhinderung von Interdiffusion, sowie Wärmeausdehnungs- und Impedanzkompatibilität. Darüber hinaus können Trägerschichten optische oder elektrische Eigenschaften der gesamten Struktur beeinflussen.

Beispiele und Materialien: Trägerschichten kommen in vielen Bereichen vor. In der Halbleiter- und Optikindustrie dienen sie als Puffer- oder Seed-Layer beim epitaktischen Wachstum. Diffusionsbarrieren wie TiN- oder Ti-Schichten schützen darunterliegende Materialien vor Interdiffusion. Haftschichten aus Metallen wie Cr oder Ti verbessern die Adhäsion zwischen Substrat und oberen Beschichtungen. In der Dünnfilmbeschichtung und Photovoltaik können Glas, Silizium, Keramiken oder flexible Polymere als Träger dienen.

Herstellung und Charakterisierung: Trägerschichten werden mit Physical Vapor Deposition (PVD), Chemical Vapor Deposition (CVD), Atomic Layer Deposition (ALD) oder epitaktischen Wachstumsprozessen hergestellt. Die Charakterisierung umfasst Mikroskopie und Diffraktionsmethoden (z. B. TEM, XRD), sowie Haftfestigkeitstests und Messungen des Restspannungszustands.

Die Rolle der Trägerschicht ist industrienübergreifend wichtig, insbesondere in Mikroelektronik, Optik, Energiesystemen und hochwertigen Beschichtungen.