Harte amorphe wasserstoffhaltige Kohlenstoffschichten mittels mittelfrequenzgepulster Plasmaentladungen

• Main Author: Günther, Marcus
• Other Authors: TU Chemnitz, Fakultät für Naturwissenschaften
• Format: Doctoral Thesis
• Language: deu
• Published: Universitätsbibliothek Chemnitz 2012
• Subjects: PECVD; amorphe wasserstoffhaltige Kohlenstoffschichten; optische Emissionsspektroskopie; asymmetrisch bipolar gepulste Spannung; Mittelfrequenz-Anregung; Elektron-Zyklotron-Resonanz; thermische Analyse; mechanische Eigenschaften; elastische Rückstreudetektionsanalyse; Wasserstoffanteil; plasma enhanced chemical vapor deposition; amorphous hydrogenated carbon layers; optical emission spectroscopy; asymmetric bipolar pulsed voltage; ECR deposition; ddc:530; Plasmaabscheidung; Diamantähnlicher Kohlenstoff; Atomemissionsspektroskopie; ECR-Beschichten; Mittelfrequenz
• Online Access: http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:ch1-qucosa-95197; http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:ch1-qucosa-95197; http://www.qucosa.de/fileadmin/data/qucosa/documents/9519/Dissertation_Marcus_Guenther.pdf; http://www.qucosa.de/fileadmin/data/qucosa/documents/9519/signatur.txt.asc

Harte amorphe wasserstoffhaltige Kohlenstoffschichten (a-C:H) haben in den letzten Jahrzehnten stark an Bedeutung gewonnen. Diese Art von Hartstoffschichten wird zunehmend für die Reduzierung von Reibung und Verschleiß in unterschiedlichen Bereichen eingesetzt. In der Forschung, aber auch für Kleinserien, werden a-C:H-Schichten üblicherweise mit Hochfrequenzplasmaentladungen abgeschieden. Eine Alternative ist die Plasmaaktivierung mit einer asymmetrisch bipolar gepulsten Spannung im Mittelfrequenzbereich. Auf diese Weise wird eine homogene Beschichtung großer Substratflächen mit qualitativ hochwertigen Schichten ermöglicht. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der plasmagestützten Abscheidung von harten a-C:H-Schichten mit mittelfrequenzgepulsten Entladungen. Zur Schichtabscheidung werden Ethin-Argon- und Isobuten-Argon-Gasgemische verwendet. Der Einfluss des Prozessdrucks auf den Abscheideprozess und die Schichteigenschaften wird untersucht. Dazu wurden Argonentladungen und Beschichtungsplasmen mittels optischer Emissionsspektroskopie charakterisiert. Zur Charakterisierung der Schichteigenschaften wurden unter anderem Nanoindentation-Messungen, elastische Rückstreudetektionsanalysen und thermische Desorptionsspektroskopie verwendet. Zur Untersuchung des Einflusses der Ionen auf das Schichtwachstum wird ein Modell zur Identifizierung von Ionenspezies in Beschichtungsplasmen vorgestellt. In Verbindung mit der Messung der Substratströme konnte der Ionenanteil am Schichtwachstum bestimmt werden. Ein weiterer Teil der vorliegenden Arbeit untersucht ein Hybridverfahren, in dem die mittelfrequenzgepulste Entladung mit einer zusätzlichen ECR-Entladung kombiniert wird. Es wird gezeigt, dass durch dieses Hybridverfahren eine deutliche Steigerung der Abscheiderate harter a-C:H-Schichten erreicht werden kann. Die abgeschiedenen Schichten wurden zusätzlich bezüglich ihrer Oberflächenstruktur und ihrer Verschleißfestigkeit untersucht.