Hamburg 2001 – wissenschaftliches Programm

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DS: Dünne Schichten

DS 26: c-BN

DS 26.5: Vortrag

Freitag, 30. März 2001, 11:15–11:30, S 5.1

Zum Delaminationsmechanismus von Bornitridschichten in feuchter Atmosphäre — •Jörg Möller, Dieter Reiche, Manfred Bobeth und Wolfgang Pompe — Institut für Werkstoffwissenschaft, Technische Universität Dresden, 01062 Dresden

Die Vergütung von Oberflächen mit superharten verschleißarmen Schichten aus Bornitrid scheitert bislang häufig am Versagen der Schichten unter Feuchteeinwirkung.
Dünne Bornitridschichten auf Siliziumsubstraten stehen nach Abscheidung unter hohen Druckspannungen und können in feuchter Atmosphäre spontan delaminieren. Hochempfindliche Messungen der Spannungsänderung in Schichten aus hexagonalem und kubischem Bornitrid ergaben bei kontrollierter Variation der Feuchte von Luft und einer (H₂O, N₂)-Atmosphäre geringe reversible Änderungen der Spannung mit der Feuchtigkeit sowie eine starke irreversible Spannungsabnahme infolge partieller Schichtdelaminationen. Die im Laserraster- und Atomkraftmikroskop beobachtete zeitliche Entwicklung von Schichtaufwölbungen in mit H₂O übersättigter Atmosphäre weisen charakteristische Muster auf, die sich nicht rein mechanisch erklären lassen. Die Gesamtheit der Beobachtungen lässt vermuten, dass eine chemische Reaktion an der Grenzschicht die Schichthaftung drastisch herabsetzt. Zur Erklärung werden mögliche chemische Reaktionen und Diffusionsprozesse zum An- und Abtransport der Reaktionspartner und -produkte diskutiert.