phase and structure design of Ti-Al-N layers by in-situ x-ray diffraction in real time

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Innerhalb des beantragten Vorhabens soll ein detailliertes Verständnis des Wachstums dünner Hartstoffschichten aus dem ternären System Titan-Aluminium-Stickstoff erreicht werden mit den Zielen, Modelle zu entwickeln, die die Struktur dieser Schichten mit den Depositionsparametern korrelieren, und die Struktur und Textur der Schichten durch Wahl der Abscheideparameter gezielt einzustellen und zu optimieren. Dazu soll die Struktur der aufwachsenden Schicht in einem neuartigen Echtzeit-in situ-Experiment durch verschiedene Verfahren der Röntgenbeugung mit Synchrotronstrahlung charakterisiert werden. In einer speziell entwickelten Beschichtungskammer sollen dazu die Phasenbildung, die Entwicklung der Korngröße, der Textur und der inneren Spannung systematisch in Abhängigkeit von den Abscheideparametern wie Substrattemperatur, Vorspannung und Gasdruck untersucht werden. Dabei stehen Fragen der Nukleation, der Texturentwicklung in Abhängigkeit von der aktuellen Schichtdicke und der dynamischen Relaxation innerer Spannungen im Vordergrund. Die in situ-Experimente werden von detaillierten ex situ-Untersuchungen begleitet, durch die die abgeschiedenen Schichten hinsichtlich ihrer Zusammensetzung mittels Rutherford Backscattering Spectroscopy (RBS) und Elastic Recoil Detection (ERD) und ihrer Struktur durch hochauflösende Transmissionselektronenmikroskopie (HRTEM) und labor-röntgentechnische Texturanalysen (Rolfiguren) charakterisiert werden.