Influence of polyimide substrate on electromechanical properties of sputter-deposited Mo and Cu thin films

Publikationen: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenMasterarbeit

Autoren

Abstract

Die Herstellung von flexiblen Solarzellen, faltbaren Displays und anderen Multimediageräten sowie auch von tragbaren biomedizinischen Sensoren sind im Moment Gegenstand intensiver Forschung. Während der Produktion dieser Geräte werden oft verschiedenste elektrische Bauteile, wie Dünnschichttransistoren, metallische Verbindungen, transparente Leiterbahnen usw. auf dünne flexible Polymere aufgebracht und verbaut. Wichtig hierbei ist, dass die elektrischen Eigenschaften auch im Gebrauch erhalten bleiben müssen. Dabei ist besonders auf die Deformation der Schichten, die Rissbildung sowie Rissausbreitung zu achten. Das Hauptaugenmerk der Forschung liegt dabei üblicherweise auf der Charakterisierung der dünnen metallischen Schichten, wobei der Einfluss des Substrates oft nicht beachtet wird. In der vorliegenden Arbeit wird die Veränderung der elektromechanischen Eigenschaften gesputterter Kupfer- und Molybdänschichten bei Verwendung von Polyimiden verschiedener Hersteller, sowie unterschiedlicher Dicke, untersucht. Im Anschluss wurden mit den beschichteten Polyimiden Zugversuche mit konstanter Geschwindigkeit durchgeführt und gleichzeitig, unter Verwendung der Vierleitermessung, der elektrische Widerstand gemessen, um dadurch den Wert der Dehnung bei der Rissentstehung zu bestimmen. Die Rissdichte wurde in einem zweiten Schritt, bei dem die Zugversuche bei gleichzeitiger Beobachtung durch ein Laserkonfukalmikroskop durchgeführt wurden, ermittelt. Informationen über die Morphologie und die Kristallstruktur wurden mit dem Rasterelektronenmikroskop sowie auch durch Röntgenstrukturanalyse gewonnen. Die Polyimidsubstrate wurden, um mögliche Phasenänderungen im relevanten Temperaturbereich zu bestimmen, mit Hilfe der dynamischen Differenzkalorimetrie charakterisiert, sowie auch ihr mechanisches Verhalten durch Zugversuche untersucht. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein Unterschied der elektromechanischen Eigenschaften hinsichtlich der Verwendung der unterschiedlichen Polyimide nachgewiesen. Weiters wurde auch ein Einfluss der Schichtdicke gemessen, wobei der elektrische Widerstand bei der Verwendung dünnerer Substrate stärker steigt, jedoch auch ein niedrigerer Wert der Dehnung bei Rissentstehung gemessen wurde als bei einem Einsatz dickerer Substrate. Die Ergebnisse zeigten, dass bei einer Eigenschaftsoptimierung hinsichtlich der dünnen metallischen Schichten, welche in Komponenten von flexiblen und tragbaren elektronischen Geräten zum Einsatz kommen, auch das verwendete Substrat bezüglich seiner Eigenschaften ausgewählt und im Beschichtungsprozess Beachtung finden muss.

Details

Titel in ÜbersetzungEinfluss des Polyimidsubstrats auf die elektromechanischen Eigenschaften gesputterter Mo- und Cu-Schichten
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDipl.-Ing.
Gradverleihende Hochschule
Betreuer/-in / Berater/-in
Datum der Bewilligung1 Jul 2020
StatusVeröffentlicht - 2020