Oszillationen bei MOCVD Prozessen und ihr Potenzial für die Herstellung von modulierten keramischen Schutzschichten

MOCVD 工艺中的振荡及其生产调制陶瓷保护层的潜力

基本信息

批准号：
42123313
负责人：
Professor Dr. Claus-Peter Klages
金额：
--
依托单位：
Institut für Oberflächentechnik
依托单位国家：
德国
项目类别：
Research Grants
财政年份：
2007
资助国家：
德国
起止时间：
2006-12-31 至 2010-12-31
项目状态：
已结题

来源：
https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/42123313?language=en
关键词：
Oszillationen bei MOCVD Prozessen und

项目摘要

Mittels chemischer Gasphasenabscheidung aus metallorganischen Precursoren und Sauerstoff als Träger- und Reaktionsgas {metal-organic chemical vapor deposition, MOCVD) wurden unter Einsatz der Flash-Verdampfung keramische Schichten im System Y2O3-AI2O3 mit unterschiedlicher Stöchiometrie hergestellt. Die Schichten weisen ein ausgeprägtes lamellares Gefüge auf. Versuchsreihen mit systematischer Variation ausgewählter Beschichtungsparameter zeigen eine hohe Komplexität des Schichtwachstums. Besonders homogene Lamellen wurden beispielsweise bei Schichten mit einer Zusammensetzung nahe der YAG-Stöchiometrie (Yttrium-Aluminium- Granat Y3AI5O12), bei einer niedrigen Beschichtungstemperatur (900 C) oder einer hohen Precursorzufuhr beobachtet. Eine nähere Untersuchung des lamellaren Gefüges ausgewählter Schichten mittels hochauflösender EDX-Analyse zeigte periodische Oszillationen der chemischen Zusammensetzung mit einer Schwankungsbreite von bis zu 10 Mol-%, und einer Periodenlänge von ca. 250 nm. Diese Beobachtung kann möglicherweise durch Konzentrationsschwankungen der Reaktanden erklärt werden, welche aufgrund gering abweichender Verdampfungsraten der Precursoren verursacht werden. Eine zentrale Rolle beim lamellaren Wachstum könnte auch dem an der Grenzschicht zwischen Substrat und Gasphase nur begrenzt verfügbaren Sauerstoff zugerechnet werden. Ein temporäres Sauerstoffdefizit würde aufgrund des unterschiedlichen Oxidationsverhaitens der metallorganischen Precursoren zu einer selektiven Oxidation und nachfolgend zu einer Phasenseparation führen. Mikrostrukturelle Betrachtungen zeigen, dass die grobskaligen Lamellen mit einer Dicke von ca. 250 nm noch in sehr viele kleinere Lamellen unterteilt werden können. Hier spielen vermutlich komplexe, sich gegenseitig beeinflussende Effekte wie variable Absorption und metastabile Phasenbeziehungen eine dominierende Rolle. Neben der lamellaren Mikrostruktur wurde die Ausbildung verschiedener Mesostrukturen (dicht, porös, kolumnar) beobachtet, welche anscheinend aufgrund von unterschiedlich starken Eigenspannungen einen Einfluss auf die Neigung einer Schicht zur Delamination haben. Nach ersten Erkenntnissen wird die Ausbildung der Mesostruktur von der Anströmung der Substratoberfläche bzw. der Substratgeometrie signifikant beeinflusst. Analog zum binären System Y2O3-AI2O3 wurden erste Schichten im ternären System Y2O3-AI2O3- ZrO2 hergestellt. Diese zeigen ein sehr ausgeprägtes lamellares Schichtwachstum, welches durch eine gegenphasige Oszillation des Gehalts von AI2O3 und ZrO2 bei nahezu konstantem Y2O3- Gehalt gekennzeichnet ist. Dies kann zwanglos mit der fehlenden Mischkristallbildung zwischen AI2O3 und ZrO2 sowie gleichzeitig weitgehender Mischkristallbildung sowohl zwischen Y2O3 und ZrO2 als auch zwischen Y2O3 und AI2O3 erklärt werden. Die Schichten des ternären Systems erscheinen hinsichtlich ihrer Morphologie sowie ihrer thermischen und chemischen Eigenschaften als sehr interessante Hochtemperatur-Schutzschichten.

在Flash-ver-ver-verver-verdampfung keramische schichten im System y2O3-ai3-ai2o3-imerterserie nicteremertichirichemertimernichernichernichemertimernicheriphimertimegrichementers（MOCVD）中的Chemischer Gas Plassenabscheidung aus金属组织前体和SauerstoffAlsTräger-and Reaktionsgas {Metal-Organic Chemical蒸汽沉积，MOCVD）我们致力于提供广泛的服务，以确保您拥有各种服务。我们致力于提供广泛的服务，以确保您拥有广泛的服务和服务。 Ausgewählterbeschichtungsparameter Zeigen eine HoheKomplexitätdesSchichtwachstums。伴随均质的Lamellen Wurden beispielsweise bei schichten mit einer Zusammensetzung nahe der yag-Stöchiometrie（yttrium-alluminium- granat y3ai5o12），贝尼·贝尼·埃纳·埃纳·贝格尼·贝格森·贝尼德·贝尼德·贝尼·贝奇特·贝奇特·贝奇特·贝奇特·贝切尔特·贝氏（机可证） Eine nähere Untersuchung des lamellaren Gefüges ausgewählter Schichten mittels hochauflösender EDX-Analyse zeigte periodische Oszillationen der chemischen Zusammensetzung mit einer Schwankungsbreite von bis zu 10 Mol-%, und einer Periodenlänge von ca. 250 nm。 diese beobachtungkannMöglicherweisedurch konzentrationsschwankungen der reaktandenerklärtWerden，welche aufgrund gering abweichender verdampfungsraten der der der der der precursoren verursoren verursacht werden。 Eine Zentrale Rolle在绿色Zwischen的基质，Gasphase Nurturen，Sauserstoff和第三次世界大战后面。绿色Zwischen的氧化和nachfolgend Zwischen phasenseparationführen的背后。绿色的Zwischen，微风，微风和微风Lamellen Mit Einer Dicke von Ca。 Sehr Viele Kleinere Lamellen UnterteiltWerdenKönnen的250 nm Noch。 Hier Spielen Vermutlich Komplexe，Sich gegenseitig beeinflussende effekte wie wie可变吸收和转移phasenbeziehungen eine eine eine eine dominierende rolle。 Neben der lamellaren Mikrostruktur wurde die Ausbildung verschiedener Mesostrukturen (dicht, porös, kolumnar) beobachtet, welche anscheinend aufgrund von unterschiedlich starken Eigenspannungen einen Einfluss auf die Neigung einer Schicht zur Delamination haben. NACH ERKENNTNISSEN WIRD DIE AUSBILDUNG DER MESOSTRUKTUR VONDERNANSTRONSTRömungdersisstratoberflächeBZW。 der sidstratgeometrie明显beeinflusst。模拟ZumBinären系统Y2O3-AI2O3 WURDEN ERSTE SCHICHTEN IMTERNären系统Y2O3-AI2O3-ZRO2 HERGESTELT。 Diese Zeigen Ein Sehrausgeprägteslamellares schichtwachstum，韦尔奇斯（Welches durches）durch eine gegenphase oszillatige des gehalts von ai2o3 und zro2 beo2 bei nahezu nahezu nahezu nahezu nahezu konstantem y2o3- y2o3- gehalt gehalt geekennzeennzeencheichnetzenzeichnetzeneetheinet ist ist ist。 Dies kann zwanglos mit der fehlenden Mischkristallbildung zwischen AI2O3 und ZrO2 sowie gleichzeitig weitgehender Mischkristallbildung sowohl zwischen Y2O3 und ZrO2 als auch zwischen Y2O3 und AI2O3 The system is based on the system of Morphologie sowie thermischen与hochtemperatur-Schutzschichten相互作用的和Chemischen eigenschaften。