Hochratesynthese von Hartstoffschichten auf Siliciumbasis - Qucosa ...

8. Zusammenfassung
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und evt. auch Cluster sukzessiv an der Substratoberfläche die Schicht bilden. Da das Entstehen
eines übersättigten Dampfes wesentlich von den Temperaturgradienten im Plasma bestimmt
ist, entscheidet die Abstimmung von Precursorförderrate und Plasmaparametern über
die Abscheidebedingungen.
Auch die Substrattemperatur ist ein entscheidender Parameter. Bei unzureichenden Substrattemperaturen
weisen die Schichten keine Haftung zum Substrat auf. Hohe Substrattemperaturen
ermöglichen auf Grund der guten Beweglichkeit von Spezies an der Substratoberfläche
das Abscheiden dichter Morphologien, bewirken aber auch eine geringe Keimdichte auf dem
Substrat, so dass Poren im Interface zum Substrat gebildet werden können.
Neben Silicium, Stählen, Titan, Kupfer, Messing, Molybdän und Aluminiumlegierungen können
auch Graphit und C / SiC Verbunde beschichtet werden. Im allgemeinen neigen Schichten
auf Substraten mit angepasstem thermischen Ausdehnungskoeffizienten weniger zum Abplatzen.
Darüber hinaus ist die Haftfestigkeiten der Schichten auf Werkstoffen, die keine Karbide
oder Silizide bilden, besonders gut.
Insgesamt besitzen die TPCVD Prozesse ein hohes Potenzial zur Integration in industrielle
Fertigungsprozesse für die Herstellung verschleiß-, korrosions- und oxidationsbeständiger
Hartstoffschichten auf der Basis von Silicium. Da auch partielle Beschichtungen mit
geringem Aufwand aufgebracht werden können, ist das Verfahren auch für Reparaturbeschichtungen
und den partiellen Schutz hochbelasteter Bauteilzonen geeignet. Für Schichten
mit kolumnarem Aufbau sind auch Anwendungen in der Verfahrenstechnik bei Bedarf von
katalytisch wirkenden Schichten mit extrem großer Oberfläche denkbar.
Zum Erzielen homogener Schichteigenschaften ist eine homogene Substrattemperaturverteilung
und ein konstanter Brennerabstand notwendig. Somit sind die thermischen Plasmajet
CVD Verfahren bislang auf vergleichsweise einfache Bauteilgeometrien, wie kleine, flache
Platten oder zylindrische Bauteile, beschränkt. Gelingt es, die Substrattemperatur bspw. durch
eine angepasste Kühlung auch bei komplex geformten Bauteilen konstant zu halten, so steht
bei abgestimmter Brennerbewegung ein universell einsetzbares Beschichtungsverfahren zur
Verfügung.
Die Ergebnisse der durchgeführten Untersuchungen lassen sich auf andere Schichtsysteme
übertragen, für die flüssige Precursoren eingesetzt werden können. Der Literatur ist zu entnehmen,
dass Werkstoffe aus dem System Si-B-C-N, die über die Polymerroute hergestellt
wurden, eine wesentlich verbesserte Beständigkeit in hoch sauerstoffhaltigen Atmosphären im
Vergleich zu SiC oder Si3N4 aufweisen [But99]. Zur TPCVD Synthese derartiger Schichtsysteme
oder von superharten Schichten mit verbesserter thermischer Beständigkeit auf Basis