Projektbereich D Lugscheider, Erich 383 Projektbereich D ... - SFB 289

Kathodenleistungsdichte (W/cm 2 )
8
6
4
2
amophous+-Al 2 O 3
-Al 2 O 3
+-Al 2 O 3
-Al 2 O 3
I
II
III
500 520 540 560 580 600 620
Temperatur (°C)
IV
Projektbereich D
Lugscheider, Erich
481
Bild D-64: Phasendiagramm der Änderung der kristallografischen Struktur von Al2O3
Entsprechend den nach der Abscheidung ausgebildeten Phasen können vier Zonen im
Kathodenleistungsdichte-Temperatur-Raum beschrieben werden. Die bei relativ niedrigen
Temperaturen und Kathodenleistungsdichtungen abgeschiedenen (Zone I) Schichten
bestehen aus amorphem und -Al2O3 und weisen schwach ausgeprägte -Struktur auf. Mit
dem Anstieg der Temperatur und der Kathodenleistungsdichte steigen die Intensitäten der
XRD-Linien, was auf eine wesentlich besser ausgeprägte kristalline -Al2O3-Struktur
(Zone II) hinweist. Die bei den Bedingungen der Zone III aufgebrachten Schichten zeigen
eine zweiphasige Struktur, die aus - und -Phasen besteht. Eine weitere Erhöhung der
Temperatur und der Kathodenleistungsdichte führt zur Abscheidung von reinem -Al2O3
(Zone IV).
Die chemische Zusammensetzung der Schichten wurde mittels EPMA untersucht. In allen
Fällen entstanden also Schichten mit einer chemischen Zusammensetzung, die sich als
Al2O3 beschreiben lässt. Die Schichten waren nahezu stöchiometrisch und das Al-O-
Verhältnis für die Schichten betrug 0.590.02.
Die Cl-Gehalte in den Schichten sind von der Kathodenleistungsdichte abhängig. Mit
Erhöhung der Kathodenleistungsdichte bei allen Temperaturen steigt der Chloranteil bis zu
5.3 - 6.1 at. %.
Die Morphologie der abgeschiedenen Schichten wurde mit Hilfe von SEM-Aufnahmen an
Querbrüchen untersucht (Bild D-65). Die beiden - und -Al2O3-Schichten sind dicht und
frei von Rissen oder Porositäten und haben eine feinkörnige Struktur. Die folgenden Bilder
zeigen die Änderung der Schichtmorphologie von Al2O3-Schichten, wenn sie die reine -