Synthese anorganischer Materialien über die Gasphase: Interdisziplinäre Ansätze zu Entwicklung, Verständnis und Kontrolle von CVD-Verfahren

气相合成无机材料：CVD 工艺的开发、理解和控制的跨学科方法

• 批准号: 5422259
• 负责人: Professor Ralf Riedel
• 金额: --
• 依托单位: Fachgebiet Disperse Feststoffe
• 依托单位国家: 德国
• 项目类别: Priority Programmes
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 德国
• 起止时间: 2002-12-31 至 2004-12-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/5422259?language=en
• 关键词: Synthese; anorganischer; Materialien; ber; die

In den ersten 15 Monaten des Projektes wurden zunächst die Voraussetzungen für die Durchführung der Forschungsarbeiten geschaffen und anschließend in fachübergreifender Kooperation Si/C/N-Hartstoffschichten hergestellt und charakterisiert. Am Fachgebiet Disperse Feststoffe (FGDF, TU Darmstadt) und im Bereich Lasertechnik (IPHT Jena) wurden analoge RF-Plasma-CVD-Anlagen aufgebaut bzw. eine bestehende Apparatur modifiziert. Am Institut für Werkstoffkunde (IfW, TU Darmstadt) wurde ein optisches Glimmentladungsspektrometer (GDOES) zur chemischen Charakterisierung der Schichten installiert und in Betrieb genommen, und weiterhin wurden die metallischen Substrate hergestellt und Präparationstechniken entwickelt. Parallel wurden am FGDF flüchtige Si/C/N- und Si/B/C/N-Vorstufen synthetisiert. Am Institut für Anorganische Chemie (RWTH Aachen) wurde die Abscheidung und Struktur von Si/N und Si/C/N-Schichten theoretisch hinsichtlich Gasphasen- und Oberflächenreaktionen mittels quantentheoretischer Methoden untersucht. Sowohl am IPHT als auch am FGDF wurden unter Verwendung der Si/C/N-Precursoren HMDS und BTSC PACVD-Schichten erzeugt, die am IfW strukturell und bezüglich ihrer mechanischen und tribologischen Eigenschaften untersucht wurden. Schichten mit einer Dicke von bis zu 3 mm wurden auf unterschiedlichen Metallsubstraten abgeschieden, die Härtewerte um 30 GPa zeigten. Sowohl die theoretischen als auch die experimentellen Ergebnisse deuten darauf hin, dass der Wasserstoffgehalt der Schichten und die Precursorstuktur einen sehr großen Einfluss auf das gesamte Eigenschaftsprofil des Schicht-Substrat-Verbundes haben. In der zweiten Projektphase wird der CVD-Prozess weiterhin experimentell und theoretisch untersucht und die Hartstoffschichten materialwissenschaftlich und werkstoffkundlich charakterisiert, um den CVD-Prozess als Gesamtsystem chemisch und verfahrenstechnisch umfassend zu betrachten. Die Schichten sollen aus Si/(B)/C/N-Vorstufen, die am FGDF synthetisiert werden, mittels PACVD auf dieselbe Weise im Bereich Lasertechnik des IPHT und in Darmstadt (FGDF) erzeugt werden. In Jena wird der CVD-Prozess detailliert in der Schichtbildungsebene in situ mittels lasergestützter Flugzeitmassenspektrometrie und an der RWTH Aachen theoretisch hinsichtlich Gasphasen- und Oberflächenreaktionen untersucht. Die Hartstoffschichten werden am IfW (TU Darmstadt) hinsichtlich ihrer chemischen Zusammensetzung und der mechanisch-physikalischen Eigenschaften sowie hinsichtlich des Verschleiß- und Korrosionsverhaltens umfassend charakterisiert. Gesamtziel des Verbundprojektes bleibt weiterhin, aus Korrelationen zwischen Abscheidebedingungen, Art und Eigenschaften der Gasphasenspezies, Oberflächenprozessen sowie den relevanten Harstoffschichteigenschaften theoretisch und empirisch ein vertieftes, integrales Verständnis des ausgewählten CVD-Verfahrens zu erarbeiten.

在第一个15个月的项目中，研究人员在进行Si/C/N-Hartstoffschichten hergestellt和charakterisiert合作时，对研究结果进行了分析。Am Fachgebiet Disperse Feststoffe（FGDF，TU达姆施塔特）und im Bereich Lasertechnik（IPHT Jena）wurden analoge RF-Plasma-CVD-Anlagen aufgebaut bzw.一个最好的设备修改。Am Institut für Werkstoffkunde（IfW，TU达姆施塔特）制造了一种光学光泽度光谱仪（GDOES），用于测量Schichten installliert和Betrieb genommen的化学特性，并进一步研究金属基板的硬度和制备技术。采用Si/C/N-和Si/B/C/N-涡流合成法平行切割FGDF。在亚琛无机化学研究所（RWTH）进行了Si/N和Si/C/N-Schichten理论的分析和结构研究。因此，IPHT也可以通过Si/C/N-前体HMDS和BTSC PACVD-Schichten的测试来实现FGDF，通过IfW结构和摩擦学特性来了解其机理。用一个直径为3 mm的迪凯在不规则的金属基底上进行切割，其硬度为30 GPa。因此，理论也是实验结果，因为Schichten的Wasserstoffgehalt和Precursorstuktur对Schicht-Substrat-Verbundes的一般特征分布有很大的影响。在第二个项目阶段，CVD工艺将通过实验和理论研究以及材料科学和工艺特性，对CVD工艺进行系统的化学和工艺研究。Si/（B）/C/N-Vorstufen的Schichten sollen，在FGDF合成韦尔登中，利用PACVD在IPHT和达姆施塔特（FGDF）的激光技术中的应用，获得了韦尔登。在耶拿，CVD过程在原位的Schichtbildungsebene中进行了详细的研究，采用了激光测量法和RWTH亚琛理论。达姆施塔特工业大学的哈特施多夫施韦尔登具有其化学组成和物理机制的特征，因此具有明显的摩擦学和摩擦学特性。在此基础上，通过相关理论、艺术和Gasphasenspezies的特征分析，验证项目的总体设计将与相关的Harstoffschichteigenschaften理论和经验相结合，将所有CVD-验证方法整合到一起。