Phasenübergänge und Mehrphasensysteme in magnetrongesputterten Hartstoffschichten

Die Mikrostrukturen und damit die makroskopischen Eigenschaften von Hartstoffschutzschichten hängen beim Magnetronsputtern mit Ionenplattieren entscheidend von der Energie der Plattierionen e·U pl und dem Quotienten J pl /J sb der Flüsse der Plattierionen und der schichtbildenden Teilchen ab. Für übliche Anlagen läßt sich J pl /J sb im Bereich von 0.01 und 100 leicht einstellen und auf diese Weise der Energieeintrag in die Schicht regeln. In den Hartstoffschichten WC, Cr 3 C 2 , SiC und amorphem C werden Phasenübergänge durch Variation von e·U pl und J pl /J sb induziert. Für Zweistoffviellagenschichten bestehend aus Cr 3 C 2 , SiC und Al 2 O 3 wird gezeigt, daß starke Veränderungen der mechanischen Eigenschaften auftreten, wenn die Einzellagendicke ca. 10 bis 20 nm beträgt. Verursacht wird dieser Dimensionalitätseffekt durch eine ausgedehnte Raumladung (elektronisches Interface) an der Grenzfläche, aus der freie Elektronen des Metalls in das halbleitende Material eindringen und dort unabgesättigte Bindungen (dangling bonds) sättigen mit der Folge, daß die Viellagenschichten Eigenschaften aufweisen, die denen einer Schicht mit metallischen Bindungen entspricht.