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2.1 Magnetron-Sputter-Verfahren Tauc]
Das Sputtern ist ein Vakuumverfahren, bei dem das Schichtmaterial, eingesetzt als Kathode, durch Mare
Ionenbombardement zerstäubt wird. Die zerstäubten Atome bzw. Moleküle schlagen sich auf dem Karbi
Grundmaterial als Schicht nieder. Das Ionenbombardement kann auf unterschiedliche Weise erzeugt (dund
werden. Die einfachste Art ist eine Glimmentladung zwischen den Elektroden in einem strömenden,
inerten Gas wie Argon mit einem Arbeitsdruck von 0,6 bis 0,8 Pa, das in die zuvor auf
Hochvakuum evakuierte Kammer eingelassen wird. Die Ionisierung findet beim Durchgang durch
das Plasma der Glimmentladung statt. Die Anode hat hierbei eine Gleichspannung von 100 V oder
eine HF-Spannung. Die Bedampfung durch Impulsübertragung (Ionenbombardement) ermöglicht
eine universelle Anwendung dieses Verfahrens (Abb. 1, links) bezüglich der Targetmaterialien, die
sowohl leitende als auch nichtleitende Substanzen sein können. Gleichstrom benutzt man für
leitende und HF-Strom für nichtleitende Targets /1/.
ZH Gaseinlafßl (N, IC‚ H„. 0)
HE 1 Speian GH 0
. - =
Target ;
Argon —- =@= ö - :
ROKINES 608 — = ‚Substrathalter ma N m
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Stromquelle ‘um rate
A a L FE
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Un “Vrakuumkammer
Mitte
Abb. 1: Schematische Darstellung verschiedener PVD-Beschichtungsanlagen Probe
links: Magnetron-Sputter-Anlage rechts: Arc-Anlage Leistı
Magr
Arc-E
2.2 Arc-Verfahren | 15 -
Das Arc-Verfahren (Abb. 1, rechts) ist ein Ionenplattierverfahren. Das Beschichten mit teilweise Char:
jonisiertem Dampf unter Einsatz von anziehender (negativ gepolter) Spannung wird Ionenplattieren Schic
genannt. Die Dampferzeugung geschieht hierbei mittels eines Vakuum-Lichtbogens. Die steng
Arc-Verdampfer bestehen aus einer aus dem Beschichtungswerkstoff bzw. aus dessen metallischer
Komponente gefertigten Kathode, an die eine negative Spannung von ca. 15 - 30 V angelegt wird.
Die Kammerwände und der umgebende Kathodenschild bilden die Anode. Durch kurzzeitigen
Kontakt der drahtförmigen Zündelektrode mit der Kathode wird ein Lichtbogen gezündet. Dieser
greift die Kathode im Kathodenfleck an. Hierbei kommt es zu einem explosionsartigen Verdampfen
und gleichzeitigem Ionisieren des Kathodenwerkstoffes. Durch die angelegte Biasspannung von 400
V am Substrat werden die Ionen beschleunigt und schlagen sich auf dem Substrat nieder /2/.
3 Experimentelles
3.1 Versuchswerkstoffe
Als Substratwerkstoffe wurden der warmfeste Stahl X 20 CrMoV 12 1, der Schnellarbeitsstahl S
6-5-2 und das Hartmetall M15 (82,5 Vol.-% WC, 11 Vol.-% TiC, 6,5 Vol.-% Co) aufgrund Abt
unterschiedlicher Härten verwendet. Die Gefügeentwicklung erfolgte chemisch nach dem
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