Vakuum, Plasma, Technologien: Beschichtung und Modifizierung von Oberflächen 1
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| Other Authors: | |
|---|---|
| Format: | Book |
| Language: | German |
| Published: |
Bad Saulgau
Leuze
2010
|
| Edition: | 1. Aufl. |
| Subjects: | |
| Online Access: | Inhaltsverzeichnis |
| Physical Description: | 656 S. Ill., graph. Darst. 25 cm |
| ISBN: | 9783874802574 3874802574 |
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IMAGE 1
INHALTSVERZEICHNIS VON TEIL I UND
TEIL II (VERKUERZT)
1 GRUNDLAGEN 21
1.1 VAKUUMTECHNISCHE GRUNDLAGEN 21
1.1.1 ANFORDERUNGEN AN VAKUUMBEDINGUNGEN 21
1.1.2 THERMODYNAMISCHE GRUNDLAGEN 22
1.1.3 ADSORPTION UND GASABGABE 26
1.1.4 KONDENSATION UND VERDAMPFEN 28
1.1.5 VAKUUMERZEUGUNG 30
1.1.5.1 EVAKUIERUNGSPROZESS 30
1.1.5.2 GASTRANSFERPUMPEN 35
1.1.6 DRUCKMESSUNG IM VAKUUM 44
1.2 PLASMATECHNISCHE GRUNDLAGEN 48
1.2.1 PLASMABEGRIFF, VORKOMMEN, ANWENDUNGEN 48
1.2.2 GRUNDBEGRIFFE UND KENNGROESSEN EINES PLASMAS 50
1.2.3 PLASMARANDSCHICHTEN 56
1.2.4 PLASMAERZEUGUNG IN GASENTLADUNGEN 63
1.2.4.1 GLEICHSTROMENTLADUNGEN 63
1.2.4.2 HOCHFREQUENZENTLADUNGEN 70
1.2.4.3 BOGENENTLADUNGEN 80
1.2.5 BESCHICHTUNGSRELEVANTE PLASMADIAGNOSTIK 81
1.3 GRUNDLAGEN DER VAKUUMTECHNISCHEN SCHICHTHERSTELLUNG UND
OBERFLAECHENMODIFIZIERUNG 87
1.3.1 BESCHICHTUNG UND STUFEN DES BESCHICHTUNGSPROZESSES 87 1.3.2
MOBILISIERUNG DES SCHICHTWERKSTOFFS 88
1.3.2.1 PHYSIKALISCHE UND CHEMISCHE DAMPFPHASENABSCHEIDUNG 88 1.3.2.2
EMISSIONSCHARAKTERISTIK 89
1.3.3 TRANSPORT DES SCHICHTWERKSTOFFS 91
BIBLIOGRAFISCHE INFORMATIONEN HTTP://D-NB.INFO/100790027X
DIGITALISIERT DURCH
IMAGE 2
10 INHALTSVERZEICHNIS
1.3.4 KONDENSATION DES SCHICHTWERKSTOFFS UND SCHICHTAUSBILDUNG 92
1.3.4.1 SCHICHTWACHSTUM 92
1.3.4.2 HAFTFESTIGKEIT 94
1.3.4.3 SCHICHTDICKENVERTEILUNG 95
1.3.4.4 MIKROSTRUKTUR DUENNER SCHICHTEN 98
1.3.4.5 IONENUNTERSTUETZTE BESCHICHTUNG 99
1.3.5 VAKUUMTECHNISCHE OBERFLAECHENMODIFIZIERUNG 99
1.3.6 UEBERSICHT VAKUUMTECHNISCHER BESCHICHTUNGS- UND
MODIFIZIERUNGSVERFAHREN 100
1.4 GRUNDLAGEN OPTISCHER SCHICHTEN 102
1.4.1 OPTISCHE SCHICHTEN UND PLASMATECHNIK 102
1.4.2 EIGENSCHAFTEN OPTISCHER MATERIALIEN 103
1.4.2.1 BESCHREIBUNG DER DIELEKTRISCHEN FUNKTION VON MATERIALIEN 103
1.4.2.2 DISPERSIONSMODELLE 104
1.4.2.3 NAEHERUNGEN 109
1.4.2.4 GRENZEN DES DRUDE-LORENTZ-OSZILLATORMODELLS 110 1.4.3
INTERFERENZ AN DUENNEN SCHICHTEN 114
1.4.4 ANTIREFLEXSCHICHTEN 119
1.4.5 OPTISCHE FILTER 122
1.4.5.1 FILTERTYPEN 122
1.4.5.2 PERIODISCHE A/4 SCHICHTEN - DIELEKTRISCHE SPIEGEL 123 1.4.5.3
BREITBANDIGE DIELEKTRISCHE SPIEGEL 124
1.4.5.4 KANTENFILTER 125
1.4.5.5 BANDPASSFILTER 126
1.4.5.6 MULTIKAVITAETENFILTER 128
1.4.5.7 BANDSTOPPFILTER (MINUSFILTER) 129
1.4.5.8 WEITERE FILTER 132
1.4.6 DESIGN UND ANALYSE VON FILTERN 133
1.4.6.1 VORGEHENSWEISE 133
1.4.6.2 ERSTELLEN EINES GRUNDDESIGNS 133
1.4.6.3 OPTIMIERUNG DES DESIGNS 137
1.5 OBERFLAECHEN- UND DUENNSCHICHTCHARAKTERISIERUNG 139
1.5.1 WICHTIGE PARAMETER UND IHRE CHARAKTERISIERUNG 139
1.5.2 CHARAKTERISIERUNG GEOMETRISCHER SCHICHTPARAMETER 143 1.5.2.1
OBERFLAECHENTOPOGRAFIE UND RAUHEIT 143
1.5.2.2 SCHICHTDICKENBESTIMMUNG 147
IMAGE 3
INHALTSVERZEICHNIS 11
1.5.3 CHARAKTERISIERUNG MECHANISCHER SCHICHTPARAMETER 150
1.5.3.1 HAERTE, FESTIGKEIT, VERSCHLEISS 150
1.5.3.2 SCHICHTSPANNUNGEN 153
1.5.3.3 PARAMETER DER RISSBILDUNG UND SCHICHTDELAMINATION 155 1.5.4
GEFUEGE- UND PHASENCHARAKTERISIERUNG DUENNER SCHICHTEN 158 1.5.4.1
UEBERSICHT 158
1.5.4.2 GEFUEGEUNTERSUCHUNGEN 159
1.5.4.3 PHASENAUFBAU UND-ZUSAMMENSETZUNG 163
1.5.5 CHARAKTERISIERUNG CHEMISCHER SCHICHTPARAMETER 165 1.5.5.1
UEBERSICHT 165
1.5.5.2 ELEMENTVERTEILUNGSANALYSE 166
1.5.5.3 ELEMENTTIEFENPROFILANALYSE 168
1.5.5.4 BINDUNGSENERGIEANALYSE 173
1.5.5.5 ANALYSE ORGANISCHER MATERIALIEN 174
1.5.6 CHARAKTERISIERUNG PHYSIKOCHEMISCHER SCHICHTPARAMETER 177 1.5.7
CHARAKTERISIERUNG ELEKTRISCHER SCHICHTPARAMETER 181
1.5.7.1 UEBERSICHT 181
1.5.7.2 SCHICHTSYSTEME DER MIKROELEKTRONIK 181
1.5.7.3 SCHICHTSYSTEME FUER OBERFLAECHENWELLENFILTER 183
1.5.7.4 SCHICHTSYSTEME DER MAGNETOELEKTRONIK 184
VERFAHREN 187
2.1 BESCHICHTEN DURCH VERDAMPFEN 187
2.1.1 VERDAMPFEN IM HOCHVAKUUM 187
2.1.2 BEDAMPFEN MIT WIDERSTANDSBEHEIZTEN DAMPFQUELLEN 189 2.1.2.1
WIDERSTANDSBEHEIZTE DAMPFQUELLEN 189
2.1.2.2 VAKUUMBEDINGUNGEN BEIM BEDAMPFEN 190
2.1.2.3 INDUSTRIELLE BEDAMPFUNGSANLAGEN 192
2.1.3 BEDAMPFEN MIT ELEKTRONENSTRAHLVERDAMPFERN 200
2.1.3.1 EINORDNUNG DES ELEKTRONENSTRAHLVERDAMPFENS 200
2.1.3.2 ERZEUGUNG UND FUEHRUNG VON ELEKTRONENSTRAHLEN 200
2.1.3.3 WECHSELWIRKUNG DES ELEKTRONENSTRAHLS MIT DEM VERDAMPFUNGSGUT 204
2.1.3.4 DAMPFABSCHEIDUNG 206
2.1.3.5 REAKTIVE DAMPFABSCHEIDUNG 209
2.1.3.6 VERDAMPFERTIEGEL UND VERDAMPFUNGSMATERIALIEN 210
IMAGE 4
12 INHALTSVERZEICHNIS
2.1.4 IONENUNTERSTUETZTE PHYSIKALISCHE DAMPFPHASENABSCHEIDUNG 213
2.1.4.1 WECHSELWIRKUNGEN ZWISCHEN IONEN UND SUBSTRAT SOWIE ZWISCHEN
IONEN UND SCHICHT 213
2.1.4.2 AKTIVIERTES REAKTIVES AUFDAMPFEN 214
2.1.4.3 IONENSTRAHLUNTERSTUETZTES AUFDAMPFEN 216
2.1.4.4 IONENPLATTIEREN 218
2.1.5 BEDAMPFEN MIT VAKUUMBOGENENTLADUNGEN 230
2.1.5.1 VAKUUMBOGENVERDAMPFER 230
2.1.5.2 KATHODISCHE VAKUUMLICHTBOGENVERDAMPFER 231
2.1.5.3 ANODISCHE VAKUUMBOGENVERDAMPFER 236
2.1.5.4 ANFORDERUNGEN AN INDUSTRIELLE ANLAGEN 243
2.1.5.5 AUSFUEHRUNGEN INDUSTRIELLER ANLAGEN 252
2.1.5.6 HARTSTOFFBESCHICHTUNG VON WERKZEUGEN 254
2.1.5.7 NEUE ENTWICKLUNGEN 258
2.2 SCHICHTHERSTELLUNG DURCH SPURTERN 260
2.2.1 WIRKPRINZIP 260
2.2.1.1 SPUTTEREFFEKT 260
2.2.1.2 ANWENDUNGSBEREICHE DES SPUTTERNS 261
2.2.1.3 MECHANISMUS DES MATERIALABTRAGS BEIM SPUTTERN 262
2.2.1.4 ERZEUGUNG VON IONEN 264
2.2.1.5 MATERIALTRANSPORT 265
2.2.1.6 MATERIALDEPOSITION 266
2.2.2 DIODENSPUTTERN 267
2.2.3 TRIODENSPUTTERN 268
2.2.4 MAGNETRONSPUTTERN 268
2.2.4.1 PRINZIP 268
2.2.4.2 DOPPELMAGNETRON 271
2.2.4.3 UNBALANCIERTES MAGNETRON 273
22 A A MAGNETRON MIT ROTIERENDEM ROHRTARGET 274
2.2.4.5 GEPULSTE PLASMEN 276
2.2.4.6 HOCHLEISTUNGSPULSMAGNETRONSPUTTERN 279
2.2.5 HOHLKATHODENSPUTTERN 280
2.2.5.1 HOHLKATHODENEFFEKT 280
2.2.5.2 HOHLKATHODENSPUTTERN 283
2.2.5.3 HOHLKATHODENMAGNETRONSPUTTERN 284
2.2.5.4 GASFLUSSSPUTTERN 285
IMAGE 5
INHALTSVERZEICHNIS 13
2.2.6 IONENSTRAHLSPUTTERN 288
2.2.7 WICHTIGE PROZESSPARAMETER 292
2.2.7.1 ARBEITSDRUCK 292
2.2.7.2 BESCHICHTUNGSRATE 293
2.2.7.3 SPUTTERAUSBEUTE 294
2.2.7.4 IONENSTROMDICHTE 297
2.2.7.5 TARGETKUEHLUNG 298
2.2.7.6 TARGETTEMPERATUR 299
2.2.8 SCHICHTEIGENSCHAFTEN 300
2.2.8.1 SCHICHTZUSAMMENSETZUNG 300
2.2.8.2 STRUKTUR UND TOPOGRAFIE 301
2.2.8.3 SUBSTRATTEMPERATUR 301
2.2.8.4 SUBSTRATVORSPANNUNG 302
2.2.9 STABILITAET UND REPRODUZIERBARKEIT 304
2.2.9.1 RESTGAS 304
2.2.9.2 PARTIKEL 305
2.2.9.3 ARCING 306
2.2.9.4 ANODE 308
2.2.10 AUFTRAG VERSCHIEDENER SCHICHTMATERIALIEN 308
2.2.10.1 SPUTTERN VON METALLEN 308
2.2.10.2 SPUTTERN VON LEGIERUNGEN 308
2.2.10.3 SPUTTERN VON VERBINDUNGEN 310
2.2.10.4 SPUTTERN VON HALBLEITERN 310
2.2.10.5 SPUTTERN VON OXIDEN UND POLYMEREN 310
2.2.10.6 REAKTIVES SPUTTERN 311
2.2.11 BESCHICHTUNG UNTERSCHIEDLICHER WERKSTOFFE 315
2.2.12 SCHICHTANBINDUNG 316
2.2.13 BESCHICHTUNG UNTERSCHIEDLICHER SUBSTRATFORMEN 317
2.2.13.1 KLEINFLAECHENBESCHICHTUNG 317
2.2.13.2 GROSSFLAECHENBESCHICHTUNG 318
2.2.13.3 SD-BESCHICHTUNG 318
2.2.13.4 INNENBESCHICHTUNG 319
2.2.14 VERGLEICH MIT ANDEREN BESCHICHTUNGSVERFAHREN 320
2.3 PLASMAUNTERSTUETZTE CHEMISCHE DAMPFPHASENABSCHEIDUNG 322
2.3.1 ALLGEMEINE BETRACHTUNGEN ZU CVD 322
IMAGE 6
14 INHALTSVERZEICHNIS
2.3.2 PLASMAUNTERSTUETZTE CHEMISCHE DAMPFPHASENABSCHEIDUNG 326
2.3.2.1 ZIEL PLASMAUNTERSTUETZTER CHEMISCHER DAMPFPHASEN- ABSCHEIDUNG 326
2.3.2.2 PLASMAUNTERSTUETZTE NIEDERDRUCK-CVD 327
2.3.2.3 PLASMAPOLYMERISATION 335
2.3.3 ANWENDUNGEN DER PLASMAUNTERSTUETZTEN NIEDERDRUCK-CVD 336
2.3.3.1 FUNKTIONALE SCHICHTEN FUER DIE MEDIZINTECHNIK 336
2.3.3.2 GLASARTIGE KRATZSCHUTZSCHICHTEN 343
2.3.3.3 UNVOLLSTAENDIG VERNETZTE MEMBRANSCHICHTEN 343
2.33A DIAMANTAEHNLICHE SCHICHTEN 344
2.3.3.5 SCHICHTEN FUER HALBLEITERTECHNOLOGIE 346
2.3.3.6 ATMOSPHAERENDRUCK-PCVD 349
2.3.4 WIRTSCHAFTLICHKEITSBETRACHTUNG 354
2.4 PLASMAPOLYMERISATION 356
2.4.1 GESCHICHTLICHE ENTWICKLUNG 356
2.4.2 DEFINITION DER PLASMAPOLYMERISATIONSMODI 357
2.4.3 PLASMAINITIIERTE POLYMERISATION 358
2.4.4 POLYMERISATIONEN IM KONTINUIERLICH ANGEREGTEN HOCH- FREQUENZPLASMA
360
2.4.5 MECHANISMUS DER FRAGMENTIERUNGS- UND REKOMBINATIONS-
POLYMERISATION 363
2.4.6 AUFBAUREAKTIONEN IM KONTINUIERLICH ANGEREGTEN HOCHFREQUENZPLASMA
365
2.4.7 EINFLUESSE AUF DIE POLYMERISATION IN DER GASPHASE ODER
ADSORPTIONSSCHICHT 367
2.4.8 ZUSAMMENHANG VON LEISTUNGSEINTRAG UND SCHICHTEIGENSCHAFTEN 369
2.4.9 KINETISCHE MODELLE DES SCHICHTWACHSTUMS 370
2.4.9.1 POLYMERISATIONSMECHANISMEN 370
2.4.9.2 IONISCHE MECHANISMEN 371
2.4.9.3 RADIKALISCHE MECHANISMEN 374
2.4.9.4 BEWERTUNG DES STANDS DER KINETISCHEN MODELLIERUNG
VON PLASMAPOLYMERISATIONSPROZESSEN 378
2.4.10 POLYMERPULVERBILDUNG IN DER GASPHASE 379
2.4.11 PLASMAKATALYSE 380
2.4.12 PFROPFPOLYMERISATION 381
2.4.13 PFROPFUNGEN AN FUNKTIONEILEN GRUPPEN 384
2.4.14 PARAMETERABHAENGIGKEITEN DER PLASMAPOLYMERISATION 385
IMAGE 7
INHALTSVERZEICHNIS 15
2.4.15 ERZWUNGENE COPOLYMERISATION IM PLASMAZUSTAND 387
2.4.16 POLYMERISATION IM GEPULSTEN PLASMA 388
2.4.17 UNTERSCHIEDE ZWISCHEN KLASSISCH-CHEMISCHER UND PLASMACHEMISCHER
POLYMERISATION 395
2.4.18 QUASIWASSERSTOFFPLASMA 396
2.4.19 AFTERGLOWPLASMEN (REMOTE-, DOWNSTREAMPLASMEN) 400
2.4.20 STRUKTUREN DER PLASMAPOLYMERE 402
2.4.21 STRUKTUREN VON PULSPLASMAPOLYMEREN 404
2.4.22 FUNKTIONALGRUPPEN TRAGENDE PLASMAPOLYMERSCHICHTEN 416
2.4.23 VARIATION DER FUNKTIONALITAETENDICHTE DURCH PLASMA- INITIIERTE
COPOLYMERISATION 424
2.4.24 FLUORHALTIGE PLASMAPOLYMERE 433
2.4.25 RADIKALBILDUNG UND POSTPLASMAALTERUNGSPROZESSE VON
PLASMAPOLYMERSCHICHTEN 435
2.4.26 ERHOEHUNG DER ALTERUNGS- UND LOESUNGSMITTELBESTAENDIGKEIT 441
2.4.27 POLYMERISATION UND POLYMEROBERFLAECHENMODIFIZIERUNG MITTELS
PLASMEN IN FLUESSIGER PHASE 443
2.4.28 MAKROMOLEKUELPLASMEN (ELEKTROSPRAY) 449
2.5 AETZEN MITTELS PLASMEN 451
2.5.1 GRUNDLAGEN 451
2.5.1.1 ELEMENTARE VORGAENGE BEIM PLASMAAETZEN 451
2.5.1.2 AETZPARAMETER 467
2.5.1.3 IONENENERGIE AN DER SUBSTRATOBERFLAECHE 471
2.5.1.4 STEUERUNG VON AETZPROZESSEN 477
2.5.2 ANLAGENTECHNIK 483
2.5.2.1 UEBERBLICK 483
2.5.2.2 KAPAZITIV GEKOPPELTES PLASMA 484
2.5.2.3 INDUKTIV GEKOPPELTE ENTLADUNG 490
2.52 A PROZESSKAMMERN MIT MIKROWELLENPLASMAQUELLEN 495
2.5.2.5 HOECHSTFREQUENZPLASMAANREGUNG 497
2.5.2.6 IONENSTRAHLANLAGEN 498
2.5.2.7 ANLAGENKOMPONENTEN UND STEUERUNG
VON PLASMAAETZANLAGEN 500
2.5.3 PLASMAAETZPROZESSE UND AUSGEWAEHLTE ANWENDUNGEN 507
2.5.3.1 UEBERSICHT 507
2.5.3.2 AETZEN VON SILIZIUM, SIGE UND SIC 508
IMAGE 8
16 INHALTSVERZEICHNIS
2.5.3.3 AETZEN VON DIELEKTRIKA UND FERROELEKTRIKA 516
2.5.3.4 AETZEN VON METALLEN UND MAGNETISCHEN MATERIALIEN 522
2.5.3.5 AETZEN VON VERBINDUNGSHALBLEITERN 525
2.5.4 SCHLUSSBEMERKUNGEN. 536
2.6 MODIFIZIEREN UND BESCHICHTEN VON POLYMEROBERFLAECHEN 537
2.6.1 OBERFLAECHENFUNKTIONALISIERUNG VON POLYMEREN 537
2.6.1.1 DIE BESONDERHEITEN DES WERKSTOFFS POLYMER 537
2.6.1.2 PROZESSE MIT POLYMEREN BEI PLASMAEXPOSITION 541
2.6.1.3 EINFLUSS DER POLYMERART 544
2.6.1.4 VORGEHENSWEISE, SYSTEMATIK UND BEGRIFFSERKLAERUNGEN 545
2.6.1.5 OBERFLAECHENFUNKTIONALISIERUNG 549
2.6.1.6 VARIANTEN DER POLYMEROBERFLAECHENMODIFIZIERUNG MIT AUSSCHLIESSLICH
EINER SORTE FUNKTIONELLER GRUPPEN 550
2.6.1.7 KINETIK DER OBERFLAECHENFUNKTIONALISIERUNG IM NIEDERDRUCKPLASMA
551
2.6.1.8 SCHNELLALTERUNG VON POLYMEREN DURCH PLASMABEHANDLUNG .585
2.6.1.9 SPEZIELLE OBERFLAECHENFURIKTIONALISIERUNGEN 586
2.6.1.10 SELEKTIVE PLASMAPROZESSE 591
2.6.1.11 CHEMISCHE NACHFOLGEPROZESSE 593
2.6.1.12 SCHUTZ PLASMAERZEUGTER FUNKTIONELLER GRUPPEN
BEI DER SYNTHESE 598
2.6.1.13 PFROPFUNG AN RADIKALSTELLEN 598
2.6.1.14 PLASMAFREISTRAHL, KORONA- UND ATMOSPHAERISCHE PLASMEN 599
2.6.2 VAKUUMTECHNISCHE METALLISIERUNG VON KUNSTSTOFFEN 601
2.6.2.1 GRUENDE FUER KUNSTSTOFFBESCHICHTUNGEN 601
2.6.2.2 EIGNUNG VON KUNSTSTOFFEN FUER VAKUUM- TECHNISCHE BESCHICHTUNGEN
604
2.6.2.3 HAFTFESTIGKEIT UND HAFTMECHANISMEN 607
2.62 A BESCHAFFENHEIT TECHNISCHER KUNSTSTOFFOBERFLAECHEN 611 2.6.2.5
REINIGUNG VON TEILEOBERFLAECHEN 613
2.6.2.6 THERMISCHE BELASTUNG BEIM BESCHICHTEN 615
2.6.2.7 BESCHICHTUNG VORMETALLISIERTER KUNSTSTOFFE 616 2.6.2.8
DIREKTBESCHICHTUNG VON KUNSTSTOFFEN 622
2.6.3 BARRIERESCHICHTEN AUF KUNSTSTOFFEN 625
2.6.3.1 EINSATZGEBIETE UND ANWENDUNGSFORMEN VON BARRIERE- MATERIALIEN
AUF KUNSTSTOFFBASIS 625
2.6.3.2 PERMEATION DURCH KUNSTSTOFFTRAEGER UND DUENNE SCHICHTEN.630
IMAGE 9
INHALTSVERZEICHNIS 17
2.6.3.3 EXPERIMENTELLE UEBERPRUEFUNG UND GRENZEN DES DARGESTELLTEN
DEFEKTMODELLS 640
2.63.4 STOFFTRANSPORT DURCH POLYMERE TRAEGER MIT EINER ANORGANISCHEN
BARRIERESCHICHT UND WEITEREN DARAUF AUFGETRAGENEN POLYMEREN SCHICHTEN
649
2.6.3.5 STOFFTRANSPORT DURCH DUENNE POLYMERE SCHICHTEN, DIE BEIDSEITIG
VON ORGANISCHEN SCHICHTEN EINGESCHLOSSEN SIND 652
2.6.3.6 ZERLEGUNG VON MEHRSCHICHTSYSTEMEN IN STRUKTUR- ELEMENTE 655
2.6.3.7 SCHLUSSFOLGERUNGEN 656
DIE LITERATUR UND DAS STICHWORTVERZEICHNIS BEFINDEN SICH AM ENDE VON
TEIL II. |
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