Vergleich zweier chemischer Gasphasenabscheidungsprozesse mit den Precursoren [H2AlOtBu]2 und [Cl2AlH*2nmp]

Abstract

Ist eine Energiequelle gleich einer anderen? Um die Eigenschaften eines Materials gezielt zu ändern, kommen unter anderem Beschichtungsprozesse in Frage. Darunter wird häufig die chemische Gasphasenabscheidung (CVD) eingesetzt. In diesem Verfahren findet aufgrund einer Energiezufuhr eine chemische Reaktion aus der Gasphase statt. Während die thermische Energie für die Aktivierung einer chemischen Reaktion längst bekannt ist, gibt es auch neue und alternative Möglichkeiten wie die konstitutive Energie eines Plasmas. In dieser Arbeit wurde durch die vergleichende Zersetzung zweier Precursoren mittels thermischer- und Plasma-CVD (PECVD) gezeigt, dass der Energietyp einen Einfluss auf die erhaltene Schicht hat. Die Zersetzung von [H2AlOtBu]2 mittels thermischer CVD führte je nach Substrattemperatur zu verschiedenen Al- und Al2O3-basierten Strukturen. Dies wurde benutzt, um Topographiegradientproben herzustellen, die erfolgreich als Biooberfläche eingesetzt wurden. Die Zersetzung desselben Precursors mittels PECVD führte zu amorphen feinkörnigen Al2O3-Schichten, die organische Verunreinigung und oberflächlich eingebettete Nano-Al2O3-Kristallite Einschlüsse enthielten. Sie wurden als Biooberfläche getestet. Die Zersetzung von [HAlCl2•2nmp], die mittels PECVD nicht erfolgreich war, führte durch Abspaltung von N-Methyl-Pyperidine, H2 und Cl2 zu texturierten Al-Schichten. Sie wurden erfolgreich als Surface-enhanced Raman Spectroscopie (SERS)-Oberfläche eingesetzt.

Is an energy source equal to another? Coatings are often used to modify material properties. Chemical vapour deposition is a versatile technique for the production of various types of coating. In such a process, the substrate is exposed to one or more volatile precursors, which react on the substrate surface to produce the coating. By thermal CVD, the decomposition of the precursor is induced by the heating of the substrate. By Plasma Enhanced CVD (PECVD), the decomposition of the precursor is induced by the high energy electrons of the plasma. In this work, we showed that the energy used for the decomposition has an influence on the final product. The decomposition of [H2AlOtBu]2 by thermal CVD leads to different Al- and Al2O3 structures, depending on the decomposition temperatures. This particularity was used to produce samples with a gradient of topography, which were successfully used as Bio surfaces. The decomposition of the same precursor by PECVD leads to amorphous Al2O3 coating with organic contamination. A thin layer containing embedded Al2O3 crystallite of about 5 nm was formed at the top surface of the coating. These coating were used as Bio surfaces. The decomposition of [HAlCl2•2nmp] by thermal CVD was not successful, but lead to high textures Al-coating by thermal CVD after elimination of nmp (N-Methyl-Pyperidine), Cl2 and H2. These coating were successfully used as Surface-Enhanced-Raman-Spectroscopy samples.