Superharte TiN-Si3N4-Nanokomposite durch reaktive Magnetronzerstäubung kombiniert mit chemischer Gasphasenabscheidung:
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INHALTSVERZEICHNIS
1. EINLEITUNG UND ZIELSETZUNG. 1
2. HARTE UND SUPERHARTE MATERIALIEN. 5
2.1 INTRINSISCH HARTE UND SUPERHARTE MATERIALIEN. 5
2.2 EXTRINSISCH SUPERHARTE MATERIALIEN. 6
3. THEORETISCHER TEIL. 8
3.1 DIE REAKTIVE MAGNETRONZERSTAEUBUNG. 8
3.1.1 PLASMAPHYSIKALISCHE GRUNDLAGEN. 8
3.1.2 EINFLUSS DES MAGNETFELDES. 10
3.1.3 EFFEKTE VON LONENAUFPRALL AUF FESTKOERPER. 11
3.1.4 DIE MODI VON ZERSTAEUBUNG, ZERSTAEUBUNGSAUSBEUTE. 12
3.1.5 REAKTIVE ZERSTAEUBUNG. 13
3.1.6 DAS STRUKTUR-ZONEN-MODELL. 16
3.1.6.1 DAS MODELL VON MOVTSCHAN UND DEMTSCHISCHIN. 16
3.1.6.2 DAS MODELL VON THORNTON. 18
3.1.6.3 DER EINFLUSS VON AKTIVEN VERUNREINIGUNGEN. 19
3.2 DAS KONZEPT FUER DAS DESIGN VON SUPERHARTEN NANOKOMPOSITEN. 19
3.2.1 DIE IDEALE FESTIGKEIT. 19
3.2.2 DIE REALE FESTIGKEIT UND DIE METHODEN DERER STEIGERUNG. 21
4. EXPERIMENTELLER TEIL. 24
4.1 DARSTELLUNG DER SCHICHTEN. 24
4.1.1 APPARATIVES. 24
4.1.1.1 REAKTOR. 24
4.1.1.2 DIE UEBRIGEN ANLAGENTEILE. 25
4.1.1.3 MESSINSTRUMENTE.,. 26
4.1.1.4 VAKUUMPUMPEN. 28
4.1.1.5 STROMQUELLEN. 28
4.1.1.6 INDIREKT GEKUEHLTES MAGNETRON MIT FERRIT-MAGNETEN. 29
4.1.1.7 DIREKT GEKUEHLTES MAGNETRON MIT SELTENERDEN-MAGNETEN. 30
4.1.2 DURCHFUEHRUNG DER ABSCHEIDUNGEN. 30
4.1.2.1 SUBSTRATVORBEREITUNG. 30
4.1.2.2 VORVERSUCHE UND OPTIMIERUNG DER REAKTORANORDNUNG. 32
4.1.2.3 ABSCHEIDUNG MIT INDIREKT GEKUEHLTEM MAGNETRON. 33
I
BIBLIOGRAFISCHE INFORMATIONEN
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4.1.2.4 ABSCHEIDUNG MIT DIREKT GEKUEHLTEM MAGNETRON. 33
4.1.2.5 ABSCHEIDUNG MIT DIREKT GEKUEHLTEM MAGNETRON UND
SUBSTRATTEMPERATURKONTROLLE. 34
4.2 CHARAKTERISIERUNG DER ABGESCHIEDENEN SCHICHTEN. 34
4.2.1 HAERTEMESSUNG. 34
4.2.1.1 DEN HAERTEWERT BEEINFLUSSENDE FAKTOREN. 36
4.2.1.2 AUSWERTUNG. 37
4.2.1.3 EINFLUSS DES ENERGETISCHEN LONENBOMBARDEMENTS WAEHREND DER
ABSCHEIDUNG AUF DIE HAERTEWERTE. 39
4.2.1.4 DURCHFUEHRUNG DER HAERTEMESSUNG. 39
4.2.2 MESSUNG DER BIAXIALEN SPANNUNG AUS DER VERBIEGUNG DES
BESCHICHTETEN SUBSTRATS. 40
4.2.3 ROENTGENDIFFFAKTION. 43
4.2.3.1 BESTIMMUNG DER VORZUGSORIENTIERUNG. 47
4.2.3.2 BERECHNUNG DER KRISTALLITGROESSE. 48
4.2.3.3 BERECHNUNG DER BIAXIALEN SPANNUNG (SINV).
50
4.2.3.4 AUFNAHME DER DIFFRAKTOGRAMME. 52
4.2.4 RASTERELEKTRONENMIKROSKOPIE (REM). 53
4.2.5 ENERGIEDISPERSIVE ROENTGENSPEKTROMETRIE (EDX). 54
4.2.6 ROENTGENPHOTOELEKTRONEN-SPEKTROSKOPIE (XPS). 56
4.2.6.1 CHEMISCHE VERSCHIEBUNG. 58
4.2.7 ELASTISCHE RUECKSTREUUNG (ERD). 58
5. ERGEBNISTEIL . 60
5.1 ABSCHEIDUNG MIT INDIREKT GEKUEHLTEM MAGNETRON. 60
5.1.1 OPTIMIERUNG DER ABSCHEIDEPARAMETER. 60
5.1.2 ABSCHEIDERATE. 66
5.1.3 ZUSAMMENSETZUNG DER SCHICHTEN. 69
5.1.4 MIKROSTRUKTUR DER SCHICHTEN. 72
5.1.5 HAERTE UND BIAXIALE SPANNUNG. 77
5.1.6 BEDECKUNGSGRAD. 85
5.2 ABSCHEIDUNG MIT DIREKT GEKUEHLTEM MAGNETRON. 91
5.2.1 ABSCHEIDERATE UND MAGNETRONLEISTUNG. 92
5.2.2 ZUSAMMENSETZUNG UND MIKROSTRUKTUR DER SCHICHTEN. 93
5.2.3 HAERTE UND BIAXIALE SPANNUNG. 103
5.3 ABSCHEIDUNG MIT TARGET ALS SILICIUMQUELLE. 108
5.3.1 ZUSAMMENSETZUNG UND MIKROSTRUKTUR DER SCHICHTEN. 111
5.3.2 HAERTE UND BIAXIALE SPANNUNG. 120
5.3.3 TEMPERATURSTABILITAET DER SCHICHTEN. 124
5.4 ABSCHEIDUNG MIT REINEM STICKSTOFF UND TARGET ALS SILICIUMQUELLE. 138
5.4.1 ZUSAMMENSETZUNG UND MIKROSTRUKTUR DER SCHICHTEN. 142
5.4.2 HAERTE UND BIAXIALE SPANNUNG. 147
6. ZUSAMMENFASSUNG. 156
7. LITERATURVERZEICHNIS. 158
8. ANHANG. 165
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