Full text: Fortschritte in der Metallographie

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Diskussion der Ergebnisse 
Das Auftreten von verschiedenen Kohlenstoff-Übergangsphasen deutet darauf hin, daß das 
Wachstum dünner Diamantschichten, hergestellt mittels DC-Plasmajet-CVD-Synthese, 
durch eine komplizierte kinetische Balance zwischen Keimbildung, Wachstum und 
Substratidentität bestimmt wird. Die beschriebenen Mikrostruktureffekte können durch 
verschiedene Ereignisse, z.B. Druckschwankungen oder lokale Gasentmischungen 
während der Abscheidung, beeinflußt werden. 
Der Anteil an amorphen und graphitischen Kohlenstoffphasen steigt mit dem Erhöhen des 
Kohlenwasserstoffpartialdrucks [6]. Diamant kann nur in einem sehr schmalen Bereich des 
Mischungsverhältnisses des Prozeßgases synthetisiert werden. Bei niedrigen 
Sauerstoffpartialdrücken sind sogenannte „ball-like“-Abscheidungen (wie in Bild2 
dargestellt) mit einem gewissen Anteil an amorphem Kohlenstoff zu beobachten [6]. Das 
Ausbilden von nicht diamantförmigen Phasen wird auch bei anderen Verfahren der 
Diamantsynthese beobachtet und in der Literatur beschrieben [7]. 
Karbinkristalle sind erstmals in Meteoritstücken und zeitlich nachfolgend auch als 
Pyrolyseprodukte von Graphit nach thermischer Spaltung von Kohlenwasserstoffgas 
oder durch Lasererhitzen von Kohlenstoff detektiert worden [3, 4]. Hinsichtlich des 
DC-Plasmajet-CVD-Verfahrens kann das Entstehen von «-Karbin (Bild 4) und 
Rußpartikeln (Bild 5) als ein Resultat von Graphiterhitzung auf über 2600°C und als 
Regraphitisierungsprodukt von Diamant erklärt werden 
Eine grundlegende Frage zum Diamantwachstum während der DC-Plasmajet-CVD- 
Synthese betrifft den Mechanismus der Oberflächendiffusion von Kohlenstoffatomen. Die 
Flächenbildung auf irregulär geformten Keimpartikeln, die von Kristallflächen mit hohen 
Indizes umgeben sind, lassen vermuten, daß Kohlenstoffatome bzw. Methanmoleküle von 
diesen Flächen mit höherer Wahrscheinlichkeit adsorbiert werden als von Flächen mit 
niedrigen Indizes [5]. Folglich werden Flächen mit niedrigen Indizes wie z.B. {111} und 
{100} letztlich dominant. Das Bilden der Kristallfläche um die Keimpartikel findet 
wahrscheinlich in einem sehr frühen Stadium des Kohlenstoffabscheidens statt. Bei 
Vorhandensein von Kristallflächen ist ein schichtweises Kristallwachstum vorherrschend. 
Die beobachteten Kristallformen (Bild 6) gehen konform mit strukturellen Überlegungen. 
So ist die energetisch günstigere oktaedrische Kristallform erwartungsgemäß eher bei 
geringeren Substrattemperaturen zu beobachten, während die energetisch ungünstigere 
kubische Form bei hohen Substrattemperaturen vermehrt detektiert wird [7] 
Schlußfolgerungen 
Mit Hilfe des selektiven chemischen Ätzens ist es möglich, die Feinstruktur von 
Schichten, erzeugt mittels der DC-Plasmajet-CVD-Synthese, zu untersuchen. Das 
Verwenden von 5%-iger H2SO4 - Lösung besitzt den Vorteil, daß während des Ablösens 
der zu beobachtenden Schicht diese nur minimal beansprucht wird und so die Morphologie 
der Beschichtung weitestgehend erhalten bleibt. Diese Methode ermöglicht das selektive 
Untersuchen der Feinstruktur von polymorphen Kohlenstoffphasen in Abhängigkeit von 
der Keimbildungsposition der beschichteten Substratoberfläche
	        
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