Oberflächentechnik
Prüfungsvorbereitung
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Flashcards
Wie ist der Dampfdruck über eine Flüssigkeit definiert?
Unter dem Dmpfdruck versteht man den Partikeldruck eines Gases, das im thermodynamischen GGW mit seiner Flüssigkeit oder dem Festkörper steht.
Was besagt die Clausius-Clapeyon Gleichung?
Die Gleichung beschreibt die Phasengrenzlinie eines Phasendiagramms zwischen flüssiger und gasförmiger Phase eines Stoffes.
Was besagt das Raoulsche-Gesetz
Das Raoulsche-Gesetz ist eine lineare Näherung für den Dampfdruck flüssiger Gemische.
Nenne die 3 Phasen der Schichtbildung bei PVD-Prozessen.
1. Verdampfen
2. Partikeltransport in der Gasphase
3. Kondensation
Was kennzeichnet ein amorphes Material?
Sie besitzen keine geordnete Atomstruktur, nur Nahordnung, keine Fernordnung
Was versteht man unter dem Gefüge eines Werkstoffes
Gefüge=Mikrostruktur
Kennzeichnet die Beschaffenheit des Werkstoffes in seinen Teilvolumina (in erster Näherung homogen)
Welchen Einfluss hat die Beschichtungstemperatur bei PVD Prozessen?
Beeinflusst Beweglichkeit der Atome in der aufwachsenden Schicht
Beeinflusst Kristallinität und das Gefüge
Ist sie zu gering entstehen Morphe Schichten
Wie beeinflusst die Positionierung des Substrats und des Bauteils den PVD Prozess?
Je näher das Bauteil am Substrat desto mehr Teilchen kommen an
Komplexe Bauteile müssen während des Prozesses ausgerichtet oder rotiert werden
Das Schochtwachstum erfolgt bevorzugt entlang der Quellen-Substratachse
Beschreibe das Verfahrensprinzip beim Vakuumbestäuben.
Verfahrensprinzip:
Bombardieren eines Targets mit Ionen
Prozess läuft im Vakuum zur Verminderung von Stoßprozessen zwischen Gasteilchen
Verwendung von Prozessgasen als Ionenlieferanten
Negative Spannung am Target beschleunigt positiv geladene Ionen
Herauslösen von Teilchen (Zerstäuben)
Transport und Kondensation auf dem kalten Bauteil
(Schichten aus Metall, Legierungen und Keramik herstellbar)
Für welche Anwendungen wird Plasma in der Oberflächentechnik verwendet?
Oberflächen abtragen, aktivieren oder reinigen
Thermochemische Wärmebehandlung initiieren (Nitrieren, Aufkohlen)
Elemente die für eine Schichtbildung notwendig sind, vom festen in den dampfförmigen Zustand überführen
Chemische Reaktionen auslösen
Schichten mit besonderen Eigenschaften erzeugen
Beschreibe das Prinzip der Magnetron-Kathodenzerstäubung.
Elektronen und Sekundärelektronen werden durch das magnetische Feld auf Spiralbahnen gezwungen:
Längere Verweildauer
Mehr Stöße zwischen Elektronen und Prozessgas
Höherer Ionisierungsgrad
Durch das Magnetfeld verursachter Abtrag des Targetmaterials
Welche Konsequenzen hat die Magnetron-Kathodenzerstäubung?
Keine vollständige Materialausnutzung des Targets (Max. 50%)
Änderung der Zerstäubungsrate durch Verändrung der Position des Magnetfeldes
Mögliche Änderung der Zusammensetzung der Schicht bei Legierungen
Welchen Vorteil und welchen Nachteil hat ein rotierendes Target?
Vorteil: hohe Materialausnutzung, lange Standzeit
Nachteil: technisch aufwendig und teuer
Nenne zwei wichtige Wechselwirkungsprozesse.
Kollisionskaskaden, thermischer Spike
Was sind Stoßkaskaden in einem Festkörper?
Atom-Atom Zweierstöße
Teil der eingestreuten Energie wird an die Oberfläche zurückgestreut
Nach Überschreitung der Oberflächenbindunhsenergie verlassen Atome den Festkörperverbund
Restenergie führt zur Erwärmung
Wie entstehen thermische Spikes?
Hohe Ionenenergie oder schwere Ionen bewirken dichte Kaskaden
Spikes sind einer lokalen Schmelze ähnlich
Wovon ist die Zerstäubungsrate abhängig?
Ionenbeschuss, Sputterausbeute
Sputterausbeute: zerstäubte Atome aus der Targetoberfläche pro stoßende Ionen auf der Targetoberfläche
Technisch nutzbarere Bereich: 0,5-3
Was bedeutet Targetvergiftung?
Ein Target kann vergiften, wenn Gasteilchen die eingeleitet werden an die Targetteilchen an der Targetoberfläche bindet und somit die Zerstäubungsoberfläche versperrt. (Oxidschicht)
Bei vollständiger Bedeckung sinkt die Schichtwachstumsrate schlagartig, da sie Zerstäubung beinahe erlischt.
