Hochratesynthese von Hartstoffschichten auf Siliciumbasis - Qucosa ...

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6. Untersuchungsergebnisse
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Insbesondere im Beschichtungszentrum platzen die Schichten häufig von Stahlsubstraten, da
die lokale Temperatur während der Synthese und somit die temperaturbedingte Dehnung
maximal ist. Für Schichten mit kolumnarer Morphologie lassen sich zwei unterschiedliche
Versagensformen unterscheiden. Zum einen kann die Bindung der Säulen untereinander die
Anbindung an das Substrat übersteigen, so dass die Schicht an Spannungszentren aufreißt und
große zusammenhängende Stücke abplatzen (Abbildung 62 links). Zum anderen kann die
Anbindung an das Substrat stärker als die Kohäsion der Säulen untereinander sein, so dass
einzelne Säulen aus der Schicht gesprengt werden. Das Versagen tritt zunächst lokal auf, so
dass Spannungen abgebaut werden können. Am Übergang zwischen unterschiedlichen
Schichtmorphologien kann das Versagen zum Freilegen von Ringstrukturen führen
(Abbildung 62 rechts). Die Ringe können bis zu 10 mm breit sein.
Precursor: HMDSZ TMDSO
Substrat: S235JR Molybdän
Plasmastrom: 300 A 325 A
Plasmagas: Ar / H2 (25 / 0,5 l/min) Ar / N2 (25 / 2 l/min)
Zerstäubergas: Ar (7 l/min) CH4 (1 l/min)
Brennerabst.: 55 mm 50 mm
Abbildung 62: Aufsicht auf zwei mittels Drei-Brenner DC Plasmajet CVD hergestellte
Beschichtungen, die nach unterschiedlichen Mechanismen vom Substrat
platzten
Der kolumnaren Morphologie entsprechend weisen die meisten Schichten eine wellige Topografie,
die durch die abgerundeten Spitzen der Säulen gebildet wird, auf (Abbildung 63). Der
Durchmesser der Säulen nimmt mit dem Abstand vom Beschichtungszentrum ab, wobei der
Übergang zumeist sprunghaft mit einem sehr kleinen Mischgebiet erfolgt. Der Morphologiewechsel
ist häufig von Änderungen der Schichtfarbe begleitet. Mit steigendem Kammerdruck