Aufbau einer Pulslaserdepositions-(PLD)-anlage und Untersuchungen zur PLD in den MAX-Phasen-Systemen Ti-Si-C, Cr-Al-C und Ti-Al-N

Abstract

Ternäre Carbide und Nitride bestimmter Zusammensetzungen, so genannte MAX-Phasen, stellen eine neue interessante Klasse von Funktionskeramiken dar. Sie vereinigen keramische Eigenschaften wie Hitze- und Oxidationsbeständigkeit mit der elektrischen Leitfähigkeit und Zerspanbarkeit von Metallen. Aufgrund ihrer nano-laminaren Kristallstruktur besitzen sie außerdem eine außergewöhnich hohe Toleranz gegenüber mechanischer Belastung. Die Arbeit beschreibt den Aufbau einer Anlage zur ionenstrahl-gestützten Pulslaserdeposition (IBA-PLD), sowie grundlegende Untersuchungen zur IBA-PLD in den drei MAX-Phasen-System Titan-Silizium-Kohlenstoff, Chrom-Aluminium-Kohlenstoff und Titan-Aluminium-Stickstoff. Dünne Schichten in den genannten Stoffsystemen wurden unter verschiedenen Bedingungen hergestellt und hinsichtlich ihrer Zusammensetzung und ausgewählten physikalischen Eigenschaften untersucht. Verwendet wurden dabei einerseits bereits vorsynthetisierte Ablationstargets der Zusammensetzungen Ti3SiC2 und Cr2AlC. Außerdem wurde die reaktive IBA-PLD eines Ti/Al-Targets mit einem zusätzlichen Stickstoffionenstrahl durchgeführt. Aufgrund des selektiven Verlustes einzelner Elemente durch Wiederabsputtern während der Deposition kommt es in keinem Fall zur Bildung von MAX-Phasen in den Schichten. Statt dessen zeigen die Schichten Eigenschaften der entsprechenden binären MX-Carbide, bzw. Nitride.