Hochratesynthese von Hartstoffschichten auf Siliciumbasis - Qucosa ...
Hochratesynthese von Hartstoffschichten auf Siliciumbasis - Qucosa ...
Hochratesynthese von Hartstoffschichten auf Siliciumbasis - Qucosa ...
Sie wollen auch ein ePaper? Erhöhen Sie die Reichweite Ihrer Titel.
YUMPU macht aus Druck-PDFs automatisch weboptimierte ePaper, die Google liebt.
2. Stand der Forschung<br />
43<br />
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________<br />
schuss (7,5fache Flussrate gegenüber SiCl4) wird ausschließlich SiC detektiert. 2 nm<br />
Partikeldurchmesser entsprechen im Fall <strong>von</strong> Silicium ca. 7 Atomen. Auf Grund des hohen<br />
Kohlenstoffangebots, insbesondere in atomarer Form, und den hohen Temperaturen erscheint<br />
eine Karburisierung in Folge <strong>von</strong> Diffusion möglich. Auch das weitere Partikelwachstum in<br />
Folge Koagulierens, das wesentlich mehr Zeit in Anspruch nimmt als das Kondensieren <strong>von</strong><br />
Partikeln, schließt chemische Reaktionen <strong>auf</strong> der extrem großen spezifischen Oberfläche der<br />
Siliciumpartikel mit Diffusion ins Partikelinnere nicht aus.<br />
Bei der Synthese <strong>von</strong> Siliciumpartikeln wird eine hohe Dichte erzielt. Die Form der Partikel<br />
ist für geringe Durchmesser unregelmäßig kantig. Bei Partikeln mit größeren Durchmessern<br />
ist <strong>von</strong> einem Partikelaggregat auszugehen. Dabei legt die Form der Aggregate ein teilweises<br />
Verschmelzen nahe. Dagegen werden bei der Synthese <strong>von</strong> SiC auch bei geringen Durchmessern<br />
Partikelaggregate erhalten. Die Aggregate weisen klar unterscheidbare Partikel <strong>auf</strong>,<br />
so dass eher <strong>von</strong> einem Zusammensintern auszugehen ist. Die kantige Form der Partikel legt<br />
nahe, dass diese in einem gasförmig - fest Phasenübergang entstehen. Auf Grund des wesentlich<br />
höheren Oberflächendiffusionskoeffizienten <strong>von</strong> Silicium im Vergleich zu SiC, lässt sich<br />
die höhere Dichte <strong>von</strong> Partikeln bei der Silicium Synthese im Vergleich zu SiC erklären.<br />
Es ist auszuschließen, dass die SiC Partikelbildung durch Karburiserung <strong>von</strong> Siliciumschmelztröpfchen<br />
erfolgt. Nach dem Schmelzen mikroskopischen Siliciumpulvers in einem<br />
methanhaltigen Plasma kann an der Oberfläche <strong>auf</strong>gefangener Partikel keine SiC Bildung<br />
nachgewiesen werden [Git96].<br />
2.3.5 Deposition nanoskaliger Partikel <strong>auf</strong> Substraten<br />
Die Deposition nanoskaliger Partikel ist bislang kaum erforscht. Blum et al. gehen da<strong>von</strong> aus,<br />
dass die Partikel im HPPD Prozess inert <strong>auf</strong> dem Substrat <strong>auf</strong>prallen [Blu99]. Es wird beobachtet,<br />
dass mit zunehmender Temperatur eines Molybdänsubstrats die Schichthärte, Haftfestigkeit,<br />
Kristallinität und der E-Modul steigen. Bei 250 °C Substrattemperatur werden rönt-<br />
genamorphe Schichten synthetisiert, während bei 700 °C β-SiC und Mo2C detektiert werden.<br />
Die Bildung röntgenamorpher Schichten bei niedrigen Substrattemperaturen kann <strong>auf</strong> die hohen<br />
Abkühlraten beim Auftreffen <strong>auf</strong> kalte Substrate zurückgeführt werden. Bei hohen<br />
Substrattemperaturen ist zum einen die Abkühlrate geringer. Zum anderen ist weniger<br />
Aktivierungsenergie zum Bilden <strong>von</strong> Kristallen notwendig. Mit steigender Substrattemperatur<br />
nimmt auch die Dichte der Schichten zu (80% der theoretischen SiC Dichte für Substrattemperaturen<br />
<strong>von</strong> 700°C), was <strong>auf</strong> die verbesserte Möglichkeit für Platzwechselvorgänge<br />
zurückgeführt werden kann.
Change language