Hartstoffsynthese aus flussigen Precursoren auf Siliziumbasis mittels DC-Plasmajet

摘要

SiC weist fur den Einsatz zum Verschleissschutz ausgezeichnete Eigenschaften auf. Neben einer hohen Harte (3500 HV) und niedrigen Dichte (3,2 g·cm~3) weist Siliziumkarbid eine hohe Warmeleitfahigkeit (100 W/m-K bei Raumtemperatur; 25 W/m-K bei 1400°C) und eine hervorragende Bestandigkeit in korrosiven und sauerstoffhaltigen Umgebungen auch bei erhohten Temperaturen auf. Allerdings kann SiC nicht mit herkommlichen thermischen Spritzverfahren verarbeitet werden, da es keine schmelzflussige Phase besitzt, sondern sich bei Temperaturen oberhalb von 2545°C zersetzt. Daher muss zum Herstellen reiner Siliziumkarbidschichten ein Syntheseweg gewahlt werden. Zum Abscheiden von Schichten aus der Gasphase mittels PVD/CVD liegen zahlreiche Untersuchungen vor [1-4], wobei der Einsatz kalter Plasmen ein Senken der notwendigen Substrattemperatur von ublicherweise mehr als 700°C auf ca. 200°C zulasst [5-7]. Allerdings werden mit diesen Verfahren relativ niedrige Depositionsraten erzielt [1,4,5,7]. Haufig wird SiH_4 als Siliziumquelle in den Prozess eingebracht, obwohl es an Atmosphare selbsttatig entzundet, giftig und explosiv ist. Durch den Einsatz von "Single-Precursoren", welche die gewunschten elementaren Schichtbestandteile (Si, C) in sich vereinigen, werden weniger kritische Reaktanden erhalten.