Die Diffusion von Sr, Bi und Ta in SiO2 wurde untersucht, um Diffusionskoeffizienten und Diffusionsmechanismen dieser Elemente in dem amorphen Material zu bestimmen. Motivation ist die Einführung von Strontium-Wismut-Tantalat (SrBi2Ta2O9, SBT) als ferroelektrisches Material für nichtflüchtige Computerspeicher. Die Diffusion aus einer SBT-Schicht in eine dünne SiO2-Schicht wurde beschleunigt durch Tempern für verschiedene Zeiten bei Temperaturen zwischen 650°C und 1000°C. Konzentrationsprofile der diffundierenden Elemente im SiO2 wurden mit Sekundärionen-Massenspektrometrie aufgenommen. Die gemessenen Profile wurden mit Profilen verglichen, die für verschiedene Diffusionsmechanismen theoretisch berechnet wurden. Die theoretischen Profile, die die Form der experimentellen Profile am besten wiedergaben, wurden an die Daten angepasst. Auf diese Weise wurden die Diffusionsmechanismen und aus den Anpassparametern die Diffusionskoeffizienten bestimmt. Die Sr- und Bi-Profile können erklärt werden, wenn man annimmt, dass zusätzlich zur Diffusion noch eine Reaktion dieser Elemente mit Leerstellen im SiO2 stattfindet, in der schnell diffundierende Komplexe gebildet werden. Da beide Elemente mit Leerstellen reagieren, gibt es einen Zusammenhang zwischen beiden: Bi verbraucht die Leerstellen, so dass Sr keine schnelle Form mehr bilden kann, es verlangsamt also die Sr-Diffusion. Die Diffusionskoeffizienten für Sr und Bi betragen 10-15 cm2/s bzw. 10-14 cm2/s bei 800°C. Die Diffusion von Ta ist zu langsam, um mit diesen Experimenten gemessen werden zu können.
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