Ziel dieser Arbeit war das Design nanopartikulärer, chemisch vernetzter und mechanisch beständiger Keramikbeschichtungen mittels systematischer Partikeloberflächenmodifizierung und Additivierung. Dabei standen unterschiedliche grenzflächenabhängige Formulierungsstrategien und deren Einfluss auf die Beschichtungsstruktur sowie deren resultierenden
anwendungstechnischen Eigenschaften im Fokus der Untersuchungen.
Als nanopartikuläres Material wurde Aluminiumoxid dispergiert, modifiziert, formuliert und zu Beschichtungen verarbeitet. Dabei wurden über die Zugabe von Vernetzungsadditiven unterschiedlicher Konzentration sowie Molekülstruktur und die Modifizierung der Partikeloberfläche mit unterschiedlichen Anteilen an Liganden Beschichtungsformulierungen hergestellt
und weiterverarbeitet.
Basierend auf diesen Beschichtungsformulierungen wurden Beziehungen zu den entstehenden Strukturen und anwendungstechnischen Eigenschaften abgeleitet. Hierbei konnte unter anderem festgestellt werden, dass in Abhängigkeit der Vernetzungsadditivkonzentration ein optimaler Partikelvernetzungsgrad vorliegt, bei welchem maximale mechanische Eigenschaften erzielt werden können. Eigenschaften wie die Oberflächenrauheit und damit die optischen
Eigenschaften der Beschichtungsoberflächen werden durch Additivsegregationseffekte beeinflusst. Zusätzlich zum Einfluss verschiedener Formulierungsparameter auf die Schichtstrukturbildung, konnte gezeigt werden, dass auch eine Modifizierung des Beschichtungssubstrates zu höheren mechanischen Kennwerten führt.
Durch die Variation des Anteils an Modifizierungsligand auf dem Substrat als auch durch die Variation der Formulierungseigenschaften konnte das wissenschaftliche Verständnis zur Partikelstrukturbildung in Beschichtungsprozessen deutlich vertieft und die identifizierten Erkenntnisse auf andere Partikelsysteme (Titandioxid) und Vernetzungsstrategien übertragen werden. Letzteres unterschied sich vor allem in der Zugabe des Vernetzungsadditiv. So konnten
beispielsweise verbesserte mechanische Kennwerte erreicht werden, wenn die Zugabe des Vernetzungsadditives in einem anschließenden Prozessschritt nach der eigentlichen Schichtbildung erfolgt.
Insgesamt konnten zahlreiche Wechselbeziehungen zwischen den Formulierungsparametern, der Schichtstrukturbildung sowie den anwendungstechnischen Beschichtungseigenschaften abgeleitet werden, welche auf andere Anwendungen übertragen werden können.
Aktualisiert: 2022-03-03
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Zwei neuartige integrierte Bauelemente werden erstmals realisiert und ihre Möglichkeiten und Limitationen diskutiert: ein Dünnschicht-Laserscanner und ein Dünnschicht-Minispektrometer. Die Bauelemente sind mit ca. 10 mm³ von sehr geringer Baugröße. Es wird zudem gezeigt, dass mit dem vorgestellten Konzept eine Strahlablenkung im Raum ohne den Einsatz mechanischer Aktuatoren möglich ist.
Aktualisiert: 2021-02-11
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Amorphe und mikrokristalline Dünnschichten zur großflächigen Anwendung in der Photovoltaik oder für Dünnschichttransistoren in der Sensorik werden in der industriellen Praxis durch HF- bzw. VHF- und Mikrowellen-PECVD hergestellt. Der vorliegende Band der „Dresdner Beiträge zur Sensorik“ untersucht für die Herstellung dieser Schichten den Magnetron-PECVD-Prozess, bei dem zur Plasmaerzeugung und -steuerung eine Magnetron-Sputterquelle, die für das reaktive Puls-Magnetron-Sputtern entwickelt wurde, eingesetzt wird.
Durch die hohe Plasmadichte der Magnetron-Sputterquelle und dem daraus resultierenden Ausnutzungsgrad des Prekursors werden höhere Beschichtungsraten erzielt als in den industriell genutzten Prozessen. Die gepulste Energieeinspeisung bietet viele Prozessparameter um Schichteigenschaften zu beeinflussen und führt zusammen mit einer schnellen Arc-Abschaltung zu einer hohen Prozessstabilität des PECVD-Prozesses. Durch die Charakterisierung der Schichteigenschaften und durch Prozesscharakterisierung mittels Langmuir-Sonde werden Zusammenhänge zwischen von außen einstellbaren Plasmaparametern und den resultierenden Schichteigenschaften hergestellt.
Aktualisiert: 2020-03-13
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