Laserpulsabscheidung von superharten Schichten auf der Basis von diamantartigem Kohlenstoff und kubischem Bornitrid
Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2008
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| Format: | UnknownFormat |
| Sprache: | ger |
| Veröffentlicht: |
2008
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| Online Zugang: | Inhaltsverzeichnis Kurzbeschreibung |
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Tag hinzufügen | Zusammenfassung: | Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2008 In dieser Arbeit werden theoretische und praktische Untersuchungen zur Abscheidung von superharten wasserstofffreien tetragonal gebundenen amorphen Kohlenstoffschichten (ta-C) und superharten kubischen Bornitridschichten (c-BN) mittels Laserpulsablation durchgeführt. Zu Beginn erfolgt eine Einleitung zu den beiden Schichtmaterialien Kohlenstoff und Bornitrid und eine Analyse des derzeitigen Erkenntnisstandes der Forschungen und der Technik. Die in diesem Umfang erstmalig durchgeführten experimentellen Untersuchungen und die darauf basierenden theoretischen Berechnungen hinsichtlich der Eigenschaften der Teilchen des durch Laserpulsablation erzeugten schichtbildenden Teilchenstroms liefern wichtige Erkenntnisse über die Anzahl, die Ablationsverteilung, die mittlere kinetische Energie und die Bewegung der ablatierten Teilchen vom Target zum Substrat sowie über die Parameter des gesamten Teilchenstromes und dessen Zusammensetzung. Diese Ergebnisse stellen die Grundlage für die nachfolgenden Untersuchungen zur Abscheidung der ta-C- und c-BN-Schichten dar. Die Untersuchungen zur Abscheidung von ta-C-Schichten mittels Laserpulsablation zeigen die Prozessparameter, bei denen ein hoher spđ-Bindungsanteil in den Schichten und damit verbunden eine hohe Härte erreicht werden kann. Durch die Entwicklung eines neuartigen Verfahrens zur Reduzierung der mechanischen Schichtspannungen werden bis zu 5 æm dicke nahezu spannungsfreie ta-C-Schichten mit einem spđ-Bindungsanteil von bis zu 85 % durch sukzessive Laserpulsabscheidung und Laserpulsentspannung von Subschichten abgeschieden. Die Schichten erreichen durch den Einsatz von Haftvermittlerzwischenschichten eine hohe Haftfestigkeit von 30 bis 50 N auf verschiedenen Substraten. Die Schichten besitzen dabei eine Vickersmikrohärte von 60 - 65 GPa, einen E-Modul von etwa 900 GPa und eine Dichte im Bereich von 3,1 bis 3,3 g/cm 3. Weiterhin wird gezeigt, wie nanokristalline kubische Bornitridschichten mittels ionengestützter Laserpulsabscheidung erzeugt werden können. Durch die hohe mittlere kinetische Energie der ablatierten schichtbildenden Teilchen von 130 - 180 eV bei einer Targetlaserpulsfluenz von über 25 J/cm 2 kann der für das c-BN-Wachstum erforderliche Ionenbeschuss sehr stark reduziert werden, wodurch bei einer relativ niedrigen Substrattemperatur von 250 ʿC Schichtaufwachsraten von bis zu 50 nm/min erreicht werden. In Abhängigkeit von den Beschichtungsparametern besitzen die c-BN-Schichten eine Vickersmikrohärte von 40 - 45 GPa, einen E-Modul im Bereich von 480 - 520 GPa, eine Dichte zwischen 3,05 und 3,4 g/cm 3 und zusätzlich eine hohe Haftfestigkeit durch die Verwendung von hexagonalen Bornitridschichten als Haftvermittlerzwischenschicht. In den Untersuchungen hinsichtlich des Einbaus von hexagonalen Partikulaten in die c-BN-Schichten werden die Auswirkungen auf die Eigenschaften der Schichten aufgezeigt und Lösungen dargestellt, wie die Dichte der Partikulate in den Schichten durch den Einsatz eines zweiten Targetlaserstrahles oder durch die Verwendung von verschiedenen Magnetfeldanordnungen reduziert bzw. vollständig beseitigt werden kann. |
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| Beschreibung: | Enth. außerdem: Thesen Parallel als Online-Ausg. erschienen unter der Adresse http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=12426 |
| Beschreibung: | IX, 176 Bl. Ill., graph. Darst. |