Götz B. Thorwarth Herstellung und Eigenschaften amorpher Kohlenstoffschichten in der Plasma- Immersions-Ionenimplantation
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- Leon Albert
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1 Berichte aus der Physik Götz B. Thorwarth Herstellung und Eigenschaften amorpher Kohlenstoffschichten in der Plasma- Immersions-Ionenimplantation Shaker Verlag Aachen 2006
2 Bibliografische Information der Deutschen Bibliothek Die Deutsche Bibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über abrufbar. Zugl.: Augsburg, Univ., Diss., 2005 Copyright Shaker Verlag 2006 Alle Rechte, auch das des auszugsweisen Nachdruckes, der auszugsweisen oder vollständigen Wiedergabe, der Speicherung in Datenverarbeitungsanlagen und der Übersetzung, vorbehalten. Printed in Germany. ISBN-10: ISBN-13: ISSN Shaker Verlag GmbH Postfach Aachen Telefon: / Telefax: / Internet: info@shaker.de
3 Herstellung und Eigenschaften amorpher Kohlenstoffschichten in der Plasma Immersions Ionenimplantation Inaugural Dissertation zur Erlangung des Doktorgrades der Mathematisch Naturwissenschaftlichen Fakultät der Universität Augsburg vorgelegt von Götz B. Thorwarth Augsburg, im Oktober 2005
4 Erster Berichterstatter: Zweiter Berichterstatter: Prof. Dr. Bernd Stritzker Prof. Dr. Jochen Mannhart Tag der Verteidigung: 15. Dezember 2005
5 Inhaltsverzeichnis 1 Einführung DiamantartigerKohlenstoff DotierungvonDLC HerstellungvonDLC Plasma Immersions Ionenimplantation und Deposition (PIII&D) Grundlagen Der PIII&D Prozeß EigenschaftenvonPlasmen Randschichtdynamik Ionen Festkörper Wechselwirkung Ionengestützte Deposition mittels PIII&D DepositionsmechanismusvonDLC Subplantationsmodell Ergänzungen des Subplantationsmodells Experimenteller Aufbau Die PIII&D Anlage Probenherstellung Analysemethoden Ionenstrahlanalyse Ramanspektroskopie Röntgendiffraktometrie Röntgen Photoelektronen Spektroskopie Transmissions Elektronenmikroskopie Dynamische Härtemessung TribologischeCharakterisierung i
6 Inhaltsverzeichnis 4 Ergebnisse und Diskussion PIII&D von a C:H mit schwerem Kohlenwasserstoff Charakterisierung des Prozeßplasmas Charakterisierung des Implantationsvorganges Wachstumsrate Schichtzusammensetzung Schichtstruktur MechanischeEigenschaften Diskussion ModifikationdesDepositionsprozesses Wachstumsrate Zusammensetzung und Struktur Schichtspannung und Härte PIII&D titandotierten amorphen Kohlenstoffs Titankarbid und Titannitrid Dotierung Titanoxid Dotierung Zusammenfassung und Ausblick 99 ii
7 Akronyme ECR Elektron Zyklotron Resonanz (Electron Cyclotron Resonance) EELS Elektronen Energieverlust Spektroskopie (Electron Energy Loss Spectroscopy) EFTEM Energiegefilterte Transmissionselektronenmikroskopie (Energy Filtered TEM) ERDA GAXRD HFTEM Elastische Rückstoßspektroskopie (Elastic Recoil Detection Analysis) Glanzwinkel Röntgenbeugung (Glancing Angle X Ray Diffraction) Hellfeld Transmissionselektronenmikroskopie HRTEM Hochauflösende Transmissionselektronenmikroskopie (High Resolution TEM) OES PACVD Optische Emissionsspektroskopie (Optical Emission Spectroscopy) Plasmagestützte chemische Gasphasenabscheidung (Plasma Assisted Chemical Vapor Deposition) PIII&D Plasmaimmersions Ionenimplantation und Deposition (Plasma Immersion Ion Implantation & Deposition) RBS Rutherford Rückstreuspektroskopie (Rutherford Backscattering Spectroscopy) SAED Ortsaufgelöste Elektronenbeugung (Selected Area Electron Diffraction) TEM Transmissionselektronenmikroskopie (Transmission Electron Microscopy) TRIM Software zur Simulation der Ionenimplantation (TRansport of Ions in Matter) XPS Röntgen Photoelektronen Spektroskopie (X Ray Photoelectron Spectroscopy) XRD Röntgenbeugung (X Ray Diffraction) iii
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