Herstellung und Untersuchung metallhaltiger und reiner

Herstellung und Untersuchung metallhaltiger
und reiner Kohlenstoffbeschichtungen
hergestellt mittels HPPMS-PVD
DFG BO 1979/33-1, 20.06.2013 - 31.05.2015
Zielsetzung
Methoden

Erforschung von reinen (a-C) und metallhaltigen (a-C:Me;
Me = Metall) Kohlenstoffbeschichtungen, hergestellt mittels
gepulster Hochleistungsplasmen

Erarbeitung von Korrelationen zwischen Prozessparametern,
Plasmaeigenschaften und Schichteigenschaften

Entwicklung von Kohlenstoffbeschichtungen mit stark
sp3-hybridisierter amorpher Kohlenstoffmatrix

Synthese von reinen und metallhaltigen Kohlenstoffschicht- Aufbau einer CemeCon CC800/9
systemen mittels HPPMS (High Power Pulsed Magnetron
Beschichtungsanlage [CemeCon AG]
Sputtering)-Technologie in einer industriellen
Beschichtungsanlage

Variation des Prozessgases zur Optimierung des
Sputteryields

Grundlegende Untersuchung der Plasmaeigenschaften
mittels verschiedener plasmadiagnostischer Verfahren:
-

Langmuirsondentechnik
Optische Emissionsspektroskopie
Massenspektrometrie
Gegenfeldanalyse
Ermittlung der Schichteigenschaften:
Mögliche Anwendungen:
922°C
Beschichtung von Getriebebauteilen
[BMW] oder Bohrwerkzeugen [Bosch]
- Mech. Eigenschaften: Nanoindentation
- Mikrostruktur:
Raster- und Transmissionselektronenmikroskopie
- Kristallstruktur:
Röntgendiffraktometrie
- Oberfläche:
konfokale Laserscanningmikroskopie
- Chem. Eigenschaften: Raman-Spektroskopie
Differenzwiegung
Nukleare Reaktionsanalyse
Beschichtungsplasma vor einer
HPPMS-Kathode [SFB-TR 87 A1]
4
3 x 10
Gleichstrom (DC)
Intensität [cts]
2,5
,
2
Cr
1,5
Cr
1
Cr++
Cr
Cr
Cr
HPPMS
Cr
2
1,5
1
0,5
0,5
0
250
2,5
Intensität [cts]
3
4
x 10
300
350
400
450
Wellenlänge [nm]
500
0
250
300
450
350
400
Wellenlänge [nm]
Vergleich der Plasmen einer Chrom-DC-Kathode (links) und
einer Chrom-HPPMS-Kathode (rechts) gemessen mittels
optischer Emissionsspektroskopie [SFB-TR 87 A1]
Das Forschungsvorhaben BO 1979/33-1
wird durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) finanziert. Für diese
Förderung und Unterstützung sei gedankt
500
REM-Aufnahme der Morphologie
einer metallhaltigen Kohlenstoffbeschichtung des IOT