Christian Spaeth

Herstellung und Charakterisierung von Kohlenstoffnitridschichten

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Kurzfassung in Deutsch

¨Herstellung und Charakterisierung von Kohlenstoffnitridschichten¨
Technische Universitaet Chemnitz, Institut fuer Physik, Dissertation, 1998
(121 Seiten; 61 Abbildungen; 17 Tabellen; 148 Literaturzitate)
Spaeth, Christian

Mit einem neuartigen Abscheidungsverfahren, der gefilterten
Vakuumbogenverdampfung von Graphit in einer Stickstoffatmosphaere, kombiniert
mit einer Kaufman-Ionenquelle, wurden Kohlenstoffnitridschichten abgeschieden.
Es wurde untersucht, wie sich die Wahl der Schichtabscheidungsparameter auf
die Schichtstruktur und -eigenschaften der erzeugten
Kohlenstoffnitridschichten auswirkt. Dies geschah insbesondere im Hinblick auf
die Herstellung von beta-C_3N_4.

Trotz einer breiten Variation der Beschichtungsparameter konnte der
Stickstoffgehalt in den Schichten nicht ueber 35 At.% angehoben werden. Die mit
ERDA und Profilometrie ermittelte Dichte der Schichten reduziert sich von 2,9
g/cm^3 bei reinen Kohlenstoffschichten auf 2,0 g/cm^3 bei maximalem
Stickstoffgehalt.

Dies ist in Uebereinstimmung mit Ergebnissen aus der TEM-EELS-Spektrometrie.
Die sigma-Plasmonenenergie verringert sich von 30,5 eV auf 26,0 eV und das
pi-Plasmon gewinnt deutlich an Intensitaet hinzu. Das starke Anwachsen des
Pi*-Vorpeaks an der C1s-Kante zeigte, dass die Verwendung von Stickstoff im
Prozess nicht zu einer Stabilisierung von Kohlenstoff sp^3-Bindungen fuehrt,
wie dies fuer die Bildung von beta-C_3N_4 notwendig waere.

Aus TEM-Untersuchungen in Hochaufloesung und im Beugungsmodus ergab sich,
dass das Material amorph ist. Jedoch liessen Raman-Untersuchungen eine Tendenz
zur Ausbildung einer graphitischen Ordnung auf sehr kleiner Skala bei erhoehter
Substrattemperatur und intensiviertem N-Ionenbeschuss vermuten.

Durch die Messung der mittleren Zahl von naechsten Nachbarn, der mittleren
Bindungslaenge und des mittleren Bindungswinkel mittels Neutronenbeugung
konnte gezeigt werden, dass die diamantartige Nahordnung bei geringen
Stickstoffgehalten in eine graphitartige Nahordnung bei hoeheren
Stickstoffgehalten uebergeht.

Diese Ergebnisse deuten auf ein durch sp^2-Bindungen dominiertes Netzwerk bei
hohen Stickstoffgehalten hin. Es ist daher sehr wahrscheinlich, dass, zumindest
mittels der ionenassistierten Vakuumbogenverdampfung, die Herstellung von
beta-C_3N_4 nicht moeglich ist.

Davon unabhaengig weisen amorphe CN_x -Schichten mit ca. 20 At.% Stickstoff
interessante mechanische Eigenschaften auf. Bei einer Haerte vergleichbar zu
c-BN sind sie aeusserst bruchzaeh.

weitere Metadaten

Schlagwörter
b-C3N4
SWD SchlagworteDünne Schicht
SWD SchlagworteRöntgen-Photoelektronenspektroskopie
SWD SchlagworteElektronenmikroskopie
SWD SchlagworteVakuumlichtbogen
SWD SchlagworteElektronen-Energieverlustspektroskopie
SWD SchlagworteNeutronenbeugung
SWD SchlagworteRöntgenbeugung
SWD SchlagworteMechanische Eigenschaft
SWD SchlagworteMikrostruktur
SWD SchlagworteBreitstrahl-Ionenquelle
DDC Klassifikation660
DDC Klassifikation620
DDC Klassifikation530
Institution(en) 
HochschuleTU Chemnitz
FakultätFakultät für Naturwissenschaften
DokumententypDissertation
SpracheDeutsch
Tag d. Einreichung (bei der Fakultät)27.10.1998
Tag d. Verteidigung / Kolloquiums / Prüfung08.09.1998
Veröffentlichungsdatum (online)27.10.1998
persistente URNurn:nbn:de:bsz:ch1-199800430

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