Korrelative Analyse von Mikrostruktur und Feldemission in NbTiN- und Nb3Sn-Dünnschichten für supraleitende RF-Cavities / Frederic Braun. Wuppertal, April 2026
Inhalt
- 1 Einleitung
- 2 Theoretische Grundlagen
- 2.1 Hohlraumresonatoren und neue Materialien
- 2.1.1 Grundlagen der Hohlraumresonatoren
- 2.1.2 Supraleitende Hohlraumresonatoren
- 2.1.3 Motivation für neue Materialien
- 2.2 Feldemission aus metallischen Oberflächen
- 2.2.1 Fowler-Nordheim-Theorie
- 2.2.2 Lokale Feldüberhöhung
- 2.2.3 Einfluss von Oberkontamination auf die FE
- 2.3 Analyse der Oberflächentopographie
- 2.3.1 Oberflächentextur
- 2.3.2 Autokorrelationsfunktion und Leistungsdichtespektrumsfunktion
- 2.3.3 Funktionsweise eines optischen Profilometer
- 2.3.4 Funktionsweise eines Rasterkraftmikroskops
- 2.4 Wechselwirkung von Röntgenstrahlen mit einem Kristallgitter
- 2.4.1 Streuvermögen von Röntgenstrahlen
- 2.4.2 Die Bragg-Bedingung
- 2.4.3 Einfluss des Kristallgitters auf die Schärfe und Position der Beugungspeaks
- 2.5 Wechselwirkungen von Elektronen mit Oberflächen
- 2.6 Ultraviolett-Photoelektronenspektroskopie
- 3 Das Feldemissionsrastermikroskop
- 3.1 Experimenteller Aufbau
- 3.2 Steuerungssoftware
- 3.3 Messprotokolle und Datenanalyse
- 3.4 Die Testspitze und ihre Herstellung
- 4 Charakterisierung von NbTiN SI-Mehrschichtsystemen
- 4.1 Das NbTiN-Probensystem
- 4.2 Kristallstrukturanalyse mittels XRD
- 4.2.1 Simulation eines idealen NbTiN-Diffraktogramms
- 4.2.2 Ergebnisse der XRD-Messungen aller NbTiN-Proben
- 4.2.3 Spannungsmessung nach der 2()-Methode
- 4.3 Untersuchung der Oberflächenrauheit
- 4.4 Untersuchung der Feldemissionseigenschaften von NbTiN
- 5 Charakterisierung von Nb3Sn-Schichten
- 5.1 Die Nb3Sn-Probensysteme
- 5.2 Kristallstrukturanalyse mittels XRD
- 5.3 Untersuchung der Oberflächenrauheit
- 5.4 Oberflächenmorphologie und lokale Elementverteilung
- 5.5 Untersuchung der Feldemissionseigenschaften
- 5.6 Diskussion der Ergebnisse der Nb3Sn-Proben
- 6 Zusammenfassung
- Literaturverzeichnis
- A