Assembling and testing a device for a synthesis of thin film Heusler systems

Abstract

Das Ziel dieser Diplomarbeit war die Planung und der Aufbau einer Magnetronsputteranlage zur Herstellung dünner Schichten auf Glas und Siliziumwafern, sowie die anschließende Untersuchung thermoelektrischer Eigenschaften dieser Schichten. Die Qualität der produzierten Proben wurde zu Beginn über die Oberflächenstruktur und Schichtdicke mittels eines Profilometers verifiziert. Spätere Proben wurden zusätzlich mit Hilfe eines θ − θ Röntgendiffraktometers untersucht. Dies diente zur Feststellung, ob die Schichten die gewünschte Kristallstruktur aufweisen. Die besten Ergebnisse wurden bei einer Sputterleistung von 13 Watt erzielt, was einer Beschichtungsrate von etwa 0,07 μm pro Minute entsprach. Weiters wurde von einigen Proben der Seebeck-Koeffizient gemessen. Die Ergebnisse zeigten, dass die Anlage für zukünftige Experimente verwendet werden kann, um die thermoelektischen Beschaffenheiten von Heuslermateriealien weiter zu erforschen. Die verwendeten Materialien basierten auf Heuslerverbindungen vom Typ Fe2VAl.

The goal of this thesis was the design and assembly of a magnetron sputter for the production of thin films on glass and silicon wafers and the analysis of the thermoelectric properties of these samples. To verify the quality of the produced films a profilometer was used to measure the film thickness, as well as the surface quality. Later samples were analysed in a θ −θ x-ray diffractometer. This made it possible to verify the expected crystal structure of the material used. Best results were achieved when using a sputter power of 13 watts, leading to a sputter rate of about 0,07 μm per minute. The Seebeck coefficient of some samples was measured and showed that this magnetron sputter can be used for future experiments to continue the analysis of the thermoelectric properties of thin film Heusler compounds. The materials used were mainly based on the Heusler compound Fe2VAl.