Techniklexikon

Frank-van-der-Merwe-Wachstum

Oberflächen- und Grenzflächenphysik, Wachstumsmodus eines Festkörpers bzw. einer dünnen Schicht auf einer einkristallinen Unterlage. Frank-van-der-Merwe-Wachstum liegt dann vor, wenn die Schicht lagenweise aufwächst. Eine neue Atomlage entsteht erst dann, wenn die vorhergehende abgeschlossen ist. Im Unterschied dazu bezeichnet man das Entstehen von dreidimensionalen Inseln als Volmer-Weber-Wachstum und das Wachstum einer (oder mehrerer) Monolagen gefolgt von Inseln als Stranski-Krastanow-Wachstum. Entscheidend dafür, welcher Wachstumsmodus bei einem bestimmten Materialpaar auftritt, sind die freien Oberflächenenergien von Substrat und Schicht, die Grenzflächenergie und die durch die Gitterfehlanpassung induzierte Verspannungsenergie. Für unverspannte Schichten tritt immer dann Frank-van-der-Merwe-Wachstum auf, wenn die Summe aus freier Oberflächenenergie des Adsorbates und der Grenzflächenergie kleiner als die freie Oberflächenenergie des Substrates ist.

Frank-van-der-Merwe-Wachstum: Schematische Darstellung der drei Wachstumsmodi für unterschiedliche Materialbedeckungen Q.