Refine
Has Fulltext
- no (2)
Document Type
- Bachelor Thesis (1)
- Master's Thesis (1)
Institute
Language
- German (2)
Is part of the Bibliography
- no (2)
In den experimentellen Untersuchungen, welche Grundlage dieser Arbeit sind, wurden SiO2-Schichten mittels eines Doppelring-Magnetrons reaktiv gesputtert. Als variierter Parameter wurde die Bias-Leistung am Substrat gewählt. Diese beeinflusst die Energie des Teilchenbeschusses am Substrat. Im ersten Schritt der vorliegenden Untersuchungen wurde die Dichte der einzelnen Proben bestimmt. Hierzu kamen zum einen die Wägemethode und zum anderen die Röntgenreflektometrie XRR zum Einsatz. Beide Messmethoden zeigen dieselbe Abhängigkeit der Schichtdichte von der Bias-Leistung beim reaktiven Sputterprozess. Die Messunsicherheiten von XRR und Wägemethode sind allerdings unterschiedlich. So lässt sich sagen, dass mit zunehmender Schichtdicke die Wägemethode genauer wird, da der relative Fehlereinfluss abnimmt. Die XRR hingegen ist insbesondere bei Schichten, die starken, mechanischen Schichtspannungen unterliegen, mit zunehmender Schichtdicke ungenauer. Im Nachfolgenden wurden Schichteigenschaften untersucht, welche mit der Dichte korrelieren. Diese sind z. B. Eindringhärte, Eindringmodul, mechanische Spannung, optische Brechzahl und evtl. Wassereinlagerungen. Es hat sich ergeben, dass die mechanischen und optischen Eigenschaften die gleiche Abhängigkeit von der Bias-Leistung aufweisen. Allerdings legen die Ergebnisse nahe, dass die Schichten kein einwandfreies stöchiometrisches Verhältnis von Si:O=1:2 besitzen. Dies bedarf allerdings weiteren Untersuchungen zur Klärung des Sachverhaltes. Des Weiteren wurde festgestellt, dass durch Anlegen einer Bias-Leistung eine anfängliche Wasserdurchlässigkeit bei 0 W verhindert werden kann, sodass bereits bei 60 W keine messbare Adsorption von Wasserdampf vorliegt.
Optimierung prozesstechnischer Anlagenkomponenten zur Herstellung superharter Kohlenstoffschichten
(2019)
Im Rahmen der vorliegenden Masterarbeit wurden tetraedrische amorphe Kohlenstoffschichten nach dem Prinzip der Laser-Arc-Verdampfung abgeschieden und untersucht. Vermessen wurden die hergestellten Schichten mittels Interferenzmikroskopie, dem laserakustischen Prüfverfahren LaWave, Kalottenschleifverfahren und Nanoindentation.
Im ersten Teil der Arbeit wird darüber berichtet, wie die Prozessstabilität und die Qualität der abgeschiedenen Schichten optimiert wurden. Dabei wurde zum einen der Aufbau der Kohlenstoffkathodenwalzen modifiziert, um einen stabileren und zuverlässigeren Prozess zu gewährleisten. Zum anderen wurde der elektromagnetische Partikelfilter des Laser-Arc-Moduls angepasst. Dabei
zeigte sich, dass die Konfigurationen verschiedener ferromagnetischer Bleche und damit die Ausbildung des Magnetfeldes zur Filterung der Partikel unterschiedliche Auswirkungen haben. Durch eine geeignete Konstellation konnte somit die Abscheidung homogener Schichtdicken über eine größere Beschichtungshöhe ermöglicht werden.
Der zweite Teil dieser Arbeit befasst sich mit den Auswirkungen einzelner Prozessparameter auf die Eigenschaften der abgeschiedenen Schichten. Der Einfluss der Kammertemperatur nimmt hierbei eine zentrale Rolle ein. Überschreitet diese einen Grenzwert von 100 °C, so werden die Schichten zunehmend inhomogen. Das heißt es liegt ein Gradient vor und die Schichteigenschaften
- insbesondere Elastizitätsmodul - sind über die Schichtdicke nicht konstant. Weiterhin wurden die Parameter Substratbiasspannung und -pulsdauer variiert. Es zeigte sich, dass mit zunehmender Biasspannung und Pulsdauer die Schichten härter werden. Ein dritter Prozessparameter, dessen Auswirkungen auf die Schichteigenschaften untersucht wurde, ist die Pulsfrequenz der Bogenentladung. Eine Erhöhung der Frequenz hat eine starke Erhöhung der Kammertemperatur
zur Folge. Dadurch weisen die hergestellten Schichten wieder einen Gradienten auf.