Herstellung und Charakterisierung von diamantartigen Kohlenstoffschichten:
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1993
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INHALTSVERZEICHNIS
A
EINFUEHRUNG
UND
THEORETISCHE
GRUNDLAGEN
.
1
1
DIE
VERSCHIEDENEN
ZUSTANDSFORMEN
DES
KOHLENSTOFFS
.
1
1.1
GRAPHIT
.
2
1.2
DIAMANT
.
3
1.3
CARBYNE
.
5
1.4
METALLISCHER
KOHLENSTOFF
(CARBON
3)
.
6
2
PHASEN-UMWANDLUNGEN
.
6
3
HISTORISCHE
PERSPEKTIVEN
ZUR
ENTWICKLUNG
VON
DIAMANTSCHICHTEN
.
7
4
DIAMANT-HERSTELLUNGSVERFAHREN
.
10
4.1
HERSTELLUNGSVERFAHREN
UNTER
HOHEN
DRUECKEN
UND
BEI
HOHEN
TEMPERATUREN
.
10
4.2
HERSTELLUNGSVERFAHREN
BEI
NIEDRIGEN
DRUECKEN
AUS
DER
GASPHASE
.
11
5
DIAMANTKEIMBILDUNG
UNTER
HOHEN
DRUECKEN
.
17
5.1
KLASSISCHE
THEORIE
DER
DIAMANTKEIMBILDUNG
.
17
5.2
DIE
KOLLOID-THEORIE
DER
DIAMANTKEIMBILDUNG
.
19
6
DIAMANTWACHSTUM
BEI
HOHEN
DRUECKEN
.
19
6.1
THEORIE
DER
DIFFUSIONSPHASE
BEIM
DIAMANTWACHSTUM
.
19
6.2
THEORIE
DER
DIAMANTKRISTALLISATION
.
22
7
HETEROGENE
DIAMANTKRISTALLISATION
AUS
DER
GASPHASE
.
23
7.1
DIAMANTSYNTHESE
BEI
NIEDRIGEN
DRUECKEN
.
23
7.2
DAS
C-H-O-PHASENDIAGRAMM
UND
DIE
NIEDERDRUCKSYNTHESE
VON
DIAMANT
.
26
7.3
CHEMISCHE
MECHANISMEN
FUER
DAS
DIAMANTWACHSTUM
BEI
NIEDERDRUCKABSCHEIDUNG
AUS
DER
GASPHASE
.
27
B
PROBLEMSTELLUNG
.
29
C
EXPERIMENTELLE
ERGEBNISSE
.
31
1
GLEICHSTROMLICHTBOGENENTLADUNG-PLASMA
JET-CVD-VERFAHREN
.
31
1.1
BESCHREIBUNG
DER
GLEICHSTROMLICHTBOGENENTLADUNG-PLASMA
JET
CVD-APPARATUR
.
31
1.2
OPTIMIERUNG
DER
ABSCHEIDEPARAMETER
.
34
1.2.1
AENDERUNG
DER
DIAMANTMASSE
MIT
DER
ABSCHEIDEZEIT
.
34
1.2.2
AENDERUNG
DER
KRISTALLITGROESSE
MIT
DER
ABSCHEIDEZEIT
.
35
1.2.3
AENDERUNG
DER
GROESSE
DER
DIAMANTKRISTALLITE
MIT
DEM
ABSTAND
ZWISCHEN
DUESE
UND
SUBSTRAT
.
36
1.2.4
AENDERUNG
DER
GROESSE
DER
DIAMANTKRISTALLITE
MIT
DEM
GESAMTDRUCK
.
37
1.2.5
AENDERUNG
DER
DIAMANTWACHSTUMSRATE
MIT
DEM
ABSTAND
DUESE-SUBSTRAT
UND
DEM
GESAMTDRUCK
.
38
1.2.6
EINFLUSS
DER
PLASMALEISTUNG
AUF
DIE
DIAMANTWACHSTUMSRATE
.
40
1.2.7
WACHSTUMSRATE
VON
DIAMANT
AUF
VERSCHIEDENEN
SUBSTRATEN
.
43
1.2.8
BESTIMMUNG
DER
AKTIVIERUNGSENERGIE
DES
DIAMANTWACHSTUMS
.
45
1.2.9
BESCHICHTUNGSPROFIL
VON
DIAMANT
AUF
MO(L
10)
UND
SI(LLL)-SUBSTRATEN
.
46
1.3
MORPHOLOGIE
DER
ABGESCHIEDENEN
CVD-DIAMANTSCHICHTEN
.
51
1.3.1
EINFLUSS
DER
SUBSTRATTEMPERATUR
AUF
DIE
MORPHOLOGIE
VON
DIAMANTSCHICHTEN
.
56
1.3.2
EINFLUSS
DES
GESAMTDRUCKS
AUF
DIE
MORPHOLOGIE
VON
DIAMANTSCHICHTEN
.
60
1.3.3
EINFLUSS
DER
METHANKONZENTRATION
AUF
DIE
MORPHOLOGIE
VON
DIAMANTSCHICHTEN
.
64
2
HERSTELLUNG
VON
DIAMANTSCHICHTEN
MITTELS
DER
ACETYLEN/
SAUERSTOFF-FLAMME
.
67
2.1
EXPERIMENTELLE
ANORDNUNG
ZUR
VERWENDETEN
ACETYLEN/
SAUERSTOFF-FLAMME
.
67
2.2
MORPHOLOGIE
VON
DIAMANTKRISTALLEN
.
70
3
CHARAKTERISIERUNG
DER
ERZEUGTEN
DIAMANTSCHICHTEN
.
77
3.1
RAMAN-SPEKTROSKOPISCHE
UNTERSUCHUNGEN
AN
DIAMANTSCHICHTEN
.
77
3.1.1
DER
RAMAN-EFFEKT
.
77
3.1.2
DIE
RAMAN-AKTIVITAET
EINER
SCHWINGUNG
.
78
3.1.3
DIE
RAMAN-AKTIVEN
SCHWINGUNGEN
VON
KOHLENSTOFF
.
79
3.1.3.1
DIAMANT
.
79
3.1.3.2
GRAPHIT
.
79
3.1.4
RAMAN-SPEKTREN
DER
AUS
UNTERSCHIEDLICH
ZUSAMMENGESETZTEN
H2/CH4-GASGEMISCHEN
ERZEUGTEN
DIAMANTSCHICHTEN
.
82
3.1.5
RAMAN-SPEKTREN
DER
BEI
VERSCHIEDENEN
SAUERSTOFFGEHALTEN
ERZEUGTEN
DIAMANTSCHICHTEN
.
85
3.1.6
RAMAN-SPEKTREN
DER
BEI
VERSCHIEDENEN
SUBSTRATTEMPERATUREN
ERZEUGTEN
DIAMANTSCHICHTEN
.
86
3.2
ROENTGENBEUGUNGSUNTERSUCHUNGEN
AN
DIAMANTSCHICHTEN
.
88
3.2.1
ROENTGENBEUGUNGSSPEKTREN
DER
AUF
SI(
111)
UND
MO(L
10)
SUBSTRATEN
ABGESCHIEDENEN
DIAMANTSCHICHTEN
.
89
3.2.2
ROENTGENBEUGUNGSSPEKTREN
DER
MITTELS
EINER
ACETYLEN/
SAUERSTOFF-FLAMME
BEI
VERSCHIEDENEN
SUBSTRATTEMPERATUREN
ERZEUGTEN
DIAMANTSCHICHTEN
.
92
3.3
ESCA-UNTERSUCHUNGEN
AN
CVD-DIAMANTSCHICHTEN
.
95
3.3.1
ABSCHAETZUNG
DER
HAEUFIGKEIT
VON
SP
2
-
UND
SP
3
-HYBRIDISIERTEN
KOHLENSTOFFATOMEN
IN
CVD-DIAMANTSCHICHTEN,
IN
ROHDIAMANT,
A-C:H-SCHICHTEN
SOWIE
IN
GRAPHIT
.
96
3.3.1.1
XPS-SPEKTREN
.
96
3.3.1.2
XAES-SPEKTREN
.
99
3.3.2
QUANTIFIZIERUNG
DER
XPS-SPEKTREN
VON
CVD-DIAMANTSCHICHTEN
.
102
4
BESTIMMUNG
DER
EIGENSCHAFTEN
VON
CVD
DIAMANTSCHICHTEN
.
103
4.1
ELEKTRISCHE
EIGENSCHAFTEN
DER
CVD-DIAMANTSCHICHTEN
.
103
4.1.1
SCHOTTKY-KONTAKT
VON
CVD-DIAMANTSCHICHTEN
.
103
4.1.2
MESSUNG
DER
DURCHBRUCHSSPANNUNG
VON
CVD-DIAMANTSCHICHTEN
.
104
4.2
THERMISCHE
EIGENSCHAFTEN
VON
CVD-DIAMANTSCHICHTEN
.
107
4.2.1
MESSUNG
DER
THERMISCHEN
DIFFUSIVITAET
VON
DIAMANTSCHICHTEN
MIT
HILFE
DES
MIRAGE-EFFEKTS
.
108
4.3
BESTIMMUNG
DER
OXIDATIONSBESTAENDIGKEIT
VON
CVD-DIAMANTSCHICHTEN
.
118
4.4
BEHANDLUNG
VON
CVD-DIAMANTSCHICHTEN
MIT
KRF-UV
EXCIMERLASER
.
122
4.4.1
EXPERIMENTELLE
ANORDNUNG
ZUR
BESTRAHLUNG
VON
CVD
DIAMANTSCHICHTEN
MIT
KRF-UV-EXCIMERLASER
.
122
4.4.2
AENDERUNG
DER
DIAMANTSCHICHTMORPHOLOGIE
MIT
DER
PULSZAHL
DES
KRF-EXCIMERLASERSTRAHLS
.
125
4.4.3
EINFLUSS
DER
KRF-EXCIMERLASERPULSZAHL
AUF
DEN
ELEKTRISCHEN
WIDERSTAND
DER
DIAMANTSCHICHTEN
.
127
4.4.4
EINFLUSS
DER
PULSZAHL
DES
KRF-EXCIMERLASERS
AUF
DIE
DIAMANTSCHICHTRAUHIGKEIT
.
128
4.4.5
EINFLUSS
DER
ENERGIEFLAECHENDICHTE
DES
KRF-EXCIMERLASERS
AUF
DIE
DIAMANTSCHICHTRAUHIGKEIT
.
132
4.4.6
FTIR-TRANSMISSIONSSPEKTREN
VON
UNBESTRAHLTEN
UND
BESTRAHLTEN
DIAMANTSCHICHTEN
.
134
4.5
BESTIMMUNG
DER
HAFTFESTIGKEIT
VON
CVD-DIAMANTSCHICHTEN
.
135
4.5.1
HAFTFESTIGKEIT
VON
CVD-DIAMANTSCHICHTEN
AUF
MOLYBDAEN-SUBSTRATEN
.
135
4.6
MESSUNG
DER
VICKERSHAERTE
VON
CVD-DIAMANTSCHICHTEN
.
137
5
HERSTELLUNG
VON
DLC-SCHICHTEN
.
138
5.1
EINFUEHRUNG
.
138
5.2
BESCHREIBUNG
DER
RADIOFREQUENZ-PE
CVD-APPARATUR
.
139
5.3
FTIR-SPEKTREN
VON
DLC-SCHICHTEN
.
141
5.4
OBERFLAECHENBESCHAFFENHEIT
VON
DLC-SCHICHTEN
.
145
5.5
EINFLUSS
DES
GESAMTDRUCKS
AUF
DIE
WACHSTUMSRATE
VON
A-C:H-SCHICHTEN
.
146
5.6
EINFLUSS
DER
SUBSTRATTEMPERATUR
AUF
DIE
WACHSTUMSRATE
VON
A-C:H-SCHICHTEN
.
147
5.7
EINFLUSS
DES
WASSERSTOFFGEHALTES
AUF
DIE
WACHSTUMSRATE
VON
A-C:H-SCHICHTEN
.
148
D
AUSBLICK
.
149
E
ZUSAMMENFASSUNG
.
150
F
ANHANG
.
156
6
BERECHNUNG
DER
THERMODYNAMISCHEN
GLEICHGEWICHTS
ZUSAMMENSETZUNG
DER
GASPHASE
.
156
6.1
BERECHNUNG
DER
WASSERSTOFFDISSOZIATIONSRATE
.
156
6.2
GASPHASENZUSAMMENSETZUNG
IN
DER
ACETYLEN/SAUERSTOFF
FLAMME
.
157
6.3
GASPHASENZUSAMMENSETZUNG
IM
SYSTEM
CHA/FH/AR
.
159
6.4
GASPHASENZUSAMMENSETZUNG
IM
SYSTEM
CH4/H2/AR/CO2
.
161
6.5
GASPHASENZUSAMMENSETZUNG
IM
SYSTEM
C2H2/AR/H2
.
163
6.6
MECHANISMUS
DES
DIAMANTWACHSTUMS
AUS
DER
GASPHASE
.
165
7
BERECHNUNG
DER
MITTLEREN
PLASMATEMPERATUR
.
167
8
BERECHNUNG
DER
PECLETZAHL
.
171
8.1
PHYSIKALISCHE
EIGENSCHAFTEN
DES
PLASMAS
.
171
8.2
BERECHNUNG
DES
DIFFUSIONSKOEFFIZIENTEN
.
173
G
LITERATURVERZEICHNIS
.
175 |
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