PACVD-Synthese und Charakterisierung von Si/(B)/C/N-Hartstoffschichten für tribologische Anwendungen

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In fachübergreifender Kooperation sollen Si/C/N-und Si/C/B/NHartstoffschichten hergestellt, der CVD-Prozeß experimentell und theoretisch untersucht und die Hartstoffschichten materialwissenschaftlich und werkstoffkundlich charakterisiert werden, um den CVD-Prozeß als Gesamtsystem chemisch und verfahrenstechnisch umfassend zu betrachten. Die Hartstoffschichten sollen aus einkomponentigen Si/C/N- und Si/C/B/N-Vorläufern mittels RF-Plasma-CVD auf dieselbe Weise im Fachgebiet Disperse Feststoffe (TU Darmstadt) und im Bereich Lasertechnik (IPHT Jena) hergestellt werden. Der CVD-Prozeß soll in Jena experimentell anhand der Gasphase in der Schichtbildungsebene in situ mittels lasergestützter Flugzeitmassenspektrometrie und im Institut für Anorganische Chemie (RWTH Aachen) theoretisch hinsichtlich Gasphasen- und Oberflächenreaktionen mittels quantentheoretischer Methoden untersucht werden. Die im Fachgebiet Disperse Feststoffe (TU Darmstadt) erzeugten Hartstoffschichten sowie Vergleichsproben aus Jena werden im Institut für Werkstoffkunde (TU Darmstadt) hinsichtlich mechanischer Eigenspannungen, Härte und tribologischer Eigenschaften sowie Verschleiß- und Korrosionsverhalten charakterisiert. Gleichzeitig wird im Fachgebiet Disperse Feststoffe (TU Darmstadt) die Elementzusammensetzung und die chemische Struktur der Schichten detailliert untersucht. Aus Korrelationen zwischen Abscheidebedingungen, Art und Eigenschaften der Gasphasenspezies, Oberflächenprozessen sowie den relevanten Harstoffschichteigenschaften werden theoretisch und empirisch Reaktionsmodelle für ein vertieftes, integrales Verständnis des ausgewählten CVD-Verfahrens erarbeitet.