An optimized biaxial stress temperature measurement for TiAlN based hard coatings

Titel in Übersetzung: Optimierte Spannungs-Temperatur-Messung an harten Schichten basierend auf TiAlN

Publikation: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenDiplomarbeit

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Abstract

Das Ziel der vorliegenden Arbeit war es, die Temperaturabhängigkeit der Eigenspannungen in gesputterten und lichtbogenverdampften Titanaluminiumnitridschichten, abgeschieden auf einkristallinen Siliziumsubstraten, zu bestimmen. Die gesputterten Schichten wurden mit verschiedener Bias-Spannung und die lichtbogenverdampften Schichten mit verschiedenen Ti/Al-Verhältnissen abgeschieden. Zusätzlich war je eine lichtbogenverdampfte Schicht mit bestimmtem Ti/Al-Verhältnis mit Tantal dotiert. Das Spannungs-Temperatur-Verhalten wurde mittels biaxialen Spannungs-Temperatur-Messungen im Hochvakuum aufgenommen. Da der experimentelle Fehler während dieser Messungen relativ hoch ist, ist eine homogene und reproduzierbare Temperaturverteilung wichtig. Aus diesem Grund wurde eine keramische Heizplatte am existierenden Messstand installiert und kalibriert. Thermografiemessungen wurden durchgeführt, um die Temperaturverteilung zu bestimmen. Es wurde ein hoher Temperaturunterschied von mehreren hundert Grad zwischen Probe und Heizplatte beobachtet. Versuche an Umgebungsdruck ergaben, dass die Temperaturdifferenz um 50 °C im Vergleich zum Vakuum geringer ist. Über einen Vergleich mit den Schmelzpunkten von reinem Indium, Zinn und Blei wurde die exakte Temperatur der Proben bestimmt. Die Schichtproben zeigten eine ungewöhnliche, überproportionale Verformung bei Temperaturen höher als 500 °C. Um die maximale Spannung im Substrat zu berechnen und mit der Fließgrenze von Silizium zu vergleichen, wurde ein Kraft- und Momentengleichgewicht aufgestellt. Obwohl die maximale Spannung signifikant geringer als die Fließgrenze von Silizium war, konnte plastische Verformung nicht vollkommen ausgeschlossen werden.
Titel in ÜbersetzungOptimierte Spannungs-Temperatur-Messung an harten Schichten basierend auf TiAlN
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDipl.-Ing.
Betreuer/-in / Berater/-in
  • Mitterer, Christian, Betreuer (intern)
Datum der Bewilligung4 Apr. 2014
PublikationsstatusVeröffentlicht - 2014

Bibliographische Notiz

gesperrt bis 17-02-2019

Schlagwörter

  • TiAlN
  • biaxiale Spannungs-Temperatur-Messung
  • Sputtern
  • Lichtbogenverdampfen
  • Thermografie
  • Substratplastifizierung

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