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Dissertationen (eigene und begutachtete):

E. Rauchenwald:
"Entwicklung und Umsetzung neuartiger Hartstoffschichten mittels CVD Verfahren";
Betreuer/in(nen), Begutachter/in(nen): R. Haubner, M. Stöger-Pollach, J. Keckes; Institut für chemische Technologien und Analytik, 2019; Rigorosum: 11.12.2019.



Kurzfassung deutsch:
Mittels chemischer Gasphasenabscheidung (CVD) wurden Verschleißschutzschichten auf Hartmetallsubstrate aufgebracht. Durch die Reaktion von metallischem Al, Zr, V, Hf oder CrO3 mit HCl Gas unter erhöhter Temperatur sollten die als Präkursoren dienenden Metallchloride in situ hergestellt und anschließend mit einem Trägergas in einen beheizten Beschichtungsreaktor transportiert werden. Unter Verwendung von hohen Temperaturen und einem separat eingeleiteten Reaktionsgas, welches als Stickstoffquelle diente, sollten verschiedene Metallnitridschichten abgeschieden werden. Durch die Kombination verschiedener Ausgangsmaterialien und die Änderung der experimentellen Bedingungen, wie dem Verhältnis zwischen den Reaktionsgasen, der Abscheidetemperatur und -zeit sowie der Probenposition im CVD Reaktor, wurde der Einfluss dieser Parameter auf die Schichtdicke, Morphologie, Mikrostruktur und Elementzusammensetzung untersucht.
Die Beobachtungen zeigten, dass abhängig von dem Ausgangsmaterial eine in situ Produktion der Metallchloride als Präkursoren und in weiterer Folge die Abscheidung von Metallnitridschichten möglich ist. Schichten aus AlN, ZrN, HfN, AlZrN oder AlHfN konnten erfolgreich hergestellt werden. Im Zuge dessen wurde festgestellt, dass aufgrund der Differenz des thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen der Beschichtung und dem Substrat, hohe Schichtdicken zu Rissen in der Beschichtung führen. Eine Verbesserung der Schichthaftung konnte durch den Einsatz von TiN als Zwischenschicht erzielt werden. Zusätzlich wurde eine bevorzugte Keimbildung von kubischen Phasen wie ZrN und HfN im Vergleich zu hexagonalem AlN bei der Abscheidung von AlHfN und AlZrN auf TiN beobachtet. Im Fall der abgeschiedenen ternären Metallnitride ergab die Analyse der Mikrostruktur im TEM die Bildung eines nanokristallinen Materials mit Säulenstrukturen in der gesamten Beschichtung. Abhängig von der elementaren Zusammensetzung von AlZrN und AlHfN zeigten die Röntgendiffraktogramme die Bildung von hexagonalem AlN, kubischem ZrN oder kubischem HfN mit einer Verschiebung der jeweiligen Gitterparameter, was auf den Einbau von Fremdatomen in das Kristallgitter hinweist.
Mit den erzielten Ergebnissen konnten neue Informationen über Metallnitride und deren Abscheidung mittels CVD erhalten werden, wodurch eine Optimierung von zukünftigen Abscheidungsprozessen ermöglicht wird.

Schlagworte:
CVD, AlZrN, AlHfN

Erstellt aus der Publikationsdatenbank der Technischen Universität Wien.