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Materialien/Werkstoffe Poster: Do., 13:00–15:30 D-P371
Chemische Bindung in Carbonitrid-Nanoschichten
O. Baake 1 , W. Ensinger 1 , P. Hoffmann 1 , A. Klein 1 , B. Beckhoff 2 , B.
Pollakowski 2 , G. Ulm 2 , N. Fainer 3 , M. Kosinova 3 , V. Trunova 3
1 Technische Universität Darmstadt – 2 Physikalisch-Technische Bundesanstalt, Berlin
– 3 Nikolaev Institute of Inorganic Chemistry, Novosibirsk, Russia
Carbonitriden werden außergewöhnliche mechanische, optische, elektronische und chemische
Eigenschaften zugesprochen. Die Gründe dafür sind in der elektronischen Struktur
ihrer chemischen Bindung sowie der atomaren Struktur des keramischen Netzwerks
zu sehen.
Insbesondere in der letzten Dekade wurden viele Versuche unternommen, Materialien
wie BCxNy und SiCxNy herzustellen. Für die hier präsentierten Untersuchungen wurden
Carbonitrid-Nanoschichten mit plasma-induzierter chemischer Gasphasenabscheidung
(plasma-enhanced chemical vapour deposition PECVD) mit Prekursoren wie Trimethylammoniumboran,
Hexamethyldisilazan and Bis(trimethylsilyl)carbodiimid hergestellt
[1].
Nach der Synthese der Carbonitrid-Schichten wurde das amorphe Material durch
Tempern bei 1000 ◦ C in nanokristallines umgesetzt. Synthese und Kristallisation sind
bisher aber noch nicht genau verstanden.
Es ist von großer Wichtigkeit, das entstandene Material chemisch zu charakterisieren.
Zuerst sollten die chemischen Komponenten bestimmt werden, dann sollte die chemische
Bindung bestimmt werden.
Die Elementzusammensetzung wurde mit Elektronenstrahl-Mikroanalyse (EPMA) ermittelt.
Die chemischen Bindungszustände von BCxNy and SiCxNy wurden zerstörungsfrei
mit TXRF-NEXAFS [2], XPS, TEM-EELS und Raman-Spektroskopie untersucht.
Die TXRF-NEXAFS-Messungen wurden am Elektronenspeicherring BESSY II mit
Synchrotron-Strahlung durchgeführt.
Die erhaltenen Spektren der Carbonitrid-Schichten wurden mit denen binärer Standardmaterialien,
z.B. B4C, BN, SiC, und Si3N4, verglichen. Damit konnte gezeigt werden,
welche Bindungen durch diesen Vergleich identifizierbar waren und welche nicht
mit denen der Standardmaterialien vergleichbar waren.
[1] M L. Kosinova, N.I. Fainer et al., in M. Allendorf and Editors, Chemical Vapour
Deposition, pp.709, Electrochemical Society Proceedings Series, Pennington, NJ, 2003
[2] G. Pepponi, B. Beckhoff, T. Ehmann, G. Ulm, C. Streli, L. Fabry, S. Pahlke, P.
Wobrauschek, Analysis of organic contaminants on Si wafers with TXRF-NEXAFS.
Spectrochim. Acta B 58, 2245-2253 (2003)