Heißdraht-CVD wird als vielversprechende Alternative für das etablierte Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition gesehen. Eine während des Heißdraht-CVD-Prozesses an den Drähten ablaufende, unerwünschte Phasenumwandlung führt nach wenigen Stunden Beschichtung zu mechanischem Versagen der Drähte und damit zu einem Prozessabbruch. In dieser Arbeit wurden Lösungen erarbeitet, um den Beschichtungsprozess über Tage hinweg stabil zu betreiben.
Aktualisiert: 2023-06-01
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In der vorliegenden Arbeit werden polyelektrolytbasierte Schichten zur Steuerung von Benetzung, Zell- und Partikeladhäsion sowie Verschleiß in mikrofluidischen Systemen entwickelt, charakterisiert und hinsichtlich ihrer Eignung evaluiert. Die Arbeit entstand im Rahmen des durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft geförderten Projektes "Mikrosysteme für partikuläre Life-Science-Produkte" (mikroPART) an der TU Braunschweig.
Aktualisiert: 2023-06-01
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Seit Menschengedenken ist die Entwicklung differenzierter Werkzeuge sowohl Ausdruck als auch Bedingung des Fortschritts. Die effektive und ressourcenschonende Bearbeitung moderner Werkstoffe ist zukunftsweisend und bedarf geeigneter Werkzeuge und Materialsysteme, die es zu entwickeln gilt. Gehärteten Stahl oder Nickelbasislegierungen zu schneiden ist eine Extrembelastung für das Werkzeug. An der Schneidkante wirken hohe Kräfte in Kombination mit extremen Temperaturen. Ziel der vorliegenden Arbeit ist die Entwicklung von Verschleißschutzschichten für Zerspanwerkzeuge für Einsatztemperaturen von bis zu 1000 Grad Celsius und darüber hinaus. Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit sind ein Beitrag für neue Werkzeugschichtsysteme und deren Applikation im industriellen Umfeld. Insbesondere die einzigartigen Materialeigenschaften von c-BN sind vielversprechend für innovative Entwicklungen. Mit den verbesserten, nanostrukturierten (Ti,Al,Cr,Si)N-Schichten steht ein gut skalierbarer Beschichtungsprozess zur Verfügung, der zu einer wirtschaftlichen Bearbeitung zukünftiger, schwer spanbarer Werkstoffe beitragen kann.
Aktualisiert: 2023-06-01
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In dieser Arbeit wurden die zwei p-leitenden TCOs CuAlO2 und CuCrO2 auf Basis der Delafossitstruktur untersucht. Ihre Anwendungen liegen in der transparenten Elektronik, um vollständig oxidische Halbleiter-Bauelemente zu realisieren. Beide Materialien wurden im Sputterverfahren abgeschieden und anschließend getempert. Die prinzipielle Einsetzbarkeit in vollständig oxidischen Bauteilen ließ sich mit einer transparenten CuCrO2-ZnO:Al-Diode nachweisen.
Aktualisiert: 2023-06-01
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Polyvinylchlorid ist mengenmäßig einer der bedeutendsten Kunststoffe. Dieser erreicht seine erwünschten Eigenschaften durch Zugabe von Weichmachern, die eine starke Tendenz zum Herausmigrieren haben. In dieser Arbeit wird mittels Atmosphärendruckplasmabehandlung und -beschichtung versucht, die Weichmachermigration zu unterbinden. Mittels Plasmabeschichtung konnte eine Reduktion um 98 %, mittels Plasmabehandlung um 80 % erzielt werden.
Aktualisiert: 2023-06-01
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Das Ziel des Verbundprojektes P3T war die Entwicklung eines modularen prototypischen Anlagenkonzeptes zur ressourcenschonenden und kosteneffizienten Fertigung von strukturierten Metallisierungen für flexible Leiterplatten und Biosensoren von Rolle zu Rolle. Das Konzept beinhaltet drei Fertigungsmodule, die strukturierte Aktivierung der Folien mittels Atmosphärendruckplasma, ihre selektive nasschemische Metallisierung und die Aufbau- und Verbindungstechnik (AVT) mit einer bislang noch nicht demonstrierten Fertigungsbreite von 400 mm.Es wurde erstmalig demonstriert, dass eine Herstellung kupfer- oder palladiummetallisierter Strukturen bei einer Dicke von 50 nm bis 5 µm und Strukturbreiten bis hinunter zu 20 µm auf Folien in einer wirtschaftlichen und ressourcenschonenden Massenfertigung möglich ist. Wesentliche Entwicklungen neben dem Plasmamodul beinhalten einen Bestückungsautomaten, mit dem Fördergeschwindigkeiten der Folie von bis zu 1 m/min und ein getakteter Betrieb realisiert werden können, eine neuartige selektive Heizung zur energie- und materialschonenden Durchführung des Lötprozesses sowie ein Inspektionstool und ein Fehlerhandlingkonzept für die AVT-Prozessierung.
Aktualisiert: 2023-06-01
Autor:
Henry Beyer,
Jochen Borris,
Rolf Diehm,
Markus Fritsch,
Bernd Gründig,
Martina Hanner,
Torsten Hochsattel,
Andreas Reinhardt,
Harald Schenk,
Matthias Seidel,
Raimund Steinhäuser,
Michael Thomas,
Ernst-Rudolf Weidlich
Die Gewichtsvorteile von Aluminiumbauteilen werden aktuell durch einen ökologisch sowie ökonomisch nachteiligen Schmiermitteleinsatzes beim Tiefziehen gemindert. Im Rahmen der Dissertation werden Werkzeugbeschichtungen auf Basis von amorphem hydrogenierten Kohlenstoff (a-C:H) entwickelt und in Anwendungsversuchen qualifiziert, die einen vollständigen Verzicht auf Schmiermittel beim Tiefziehen von Aluminiumblechen ermöglichen.
Aktualisiert: 2023-06-01
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In dieser Arbeit wurde die photokatalytische Depositionsgeschwindigkeit des Stickstoffmonoxid-Abbaus von mittels thermischer Atomlagenabscheidung abgeschiedenen Titandioxid-Photokatalysatoren evaluiert. Hierfür wurden die geeigneten Prozessfenster zur Abscheidung von kristallinem Titandioxid identifiziert und eine Bewertung der photokatalytischen Wirksamkeit unter Betrachtung der jeweiligen kinetischen Modellierung durchgeführt.
Aktualisiert: 2023-06-01
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Das Bonden dient zum Verbinden von Siliziumwafern und ist in der Mikrosystem- und Halbleitertechnik häufig genutztes Verfahren, aber infolge ständig steigender technischer Anforderungen ist das Handling von großflächigen und ultradünnen Wafern erschwert. Das temporäre Waferbonden bietet die Möglichkeit, den Prozesswafer für notwendige Bearbeitungsschritte auf einem Trägerwafer mittels einer Zwischenschicht zu fixieren und diesen nach Abschluss der Prozessschritte wieder zu lösen. In der vorliegenden Arbeit werden Polyelektrolyt-Multischichten (PEM) als Zwischenschicht zwischen den Siliziumwafern eingesetzt. Das Bondverhalten wird anhand unterschiedlicher PEM-Kombinationen evaluiert, wobei der Fokus der experimentellen Untersuchungen auf der Bestimmung der Bondstärke liegt. Der verwendete Klingentest bietet die Möglichkeit, die Bondenergie in situ in Abhängigkeit der Temperatur zu bestimmen. Ein neuer, hier erstmals untersuchter Ansatz zum temporären Bonden mit Polyelektrolyt-Multischichten basiert auf ihrem anaeroben photokatalytischen Abbau durch Bestrahlung mit UV-Licht.
Aktualisiert: 2023-06-01
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In dieser Arbeit wurde die photokatalytische Depositionsgeschwindigkeit des Stickstoffmonoxid-Abbaus von mittels thermischer Atomlagenabscheidung abgeschiedenen Titandioxid-Photokatalysatoren evaluiert. Hierfür wurden die geeigneten Prozessfenster zur Abscheidung von kristallinem Titandioxid identifiziert und eine Bewertung der photokatalytischen Wirksamkeit unter Betrachtung der jeweiligen kinetischen Modellierung durchgeführt.
Aktualisiert: 2023-03-31
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Das Bonden dient zum Verbinden von Siliziumwafern und ist in der Mikrosystem- und Halbleitertechnik häufig genutztes Verfahren, aber infolge ständig steigender technischer Anforderungen ist das Handling von großflächigen und ultradünnen Wafern erschwert. Das temporäre Waferbonden bietet die Möglichkeit, den Prozesswafer für notwendige Bearbeitungsschritte auf einem Trägerwafer mittels einer Zwischenschicht zu fixieren und diesen nach Abschluss der Prozessschritte wieder zu lösen. In der vorliegenden Arbeit werden Polyelektrolyt-Multischichten (PEM) als Zwischenschicht zwischen den Siliziumwafern eingesetzt. Das Bondverhalten wird anhand unterschiedlicher PEM-Kombinationen evaluiert, wobei der Fokus der experimentellen Untersuchungen auf der Bestimmung der Bondstärke liegt. Der verwendete Klingentest bietet die Möglichkeit, die Bondenergie in situ in Abhängigkeit der Temperatur zu bestimmen. Ein neuer, hier erstmals untersuchter Ansatz zum temporären Bonden mit Polyelektrolyt-Multischichten basiert auf ihrem anaeroben photokatalytischen Abbau durch Bestrahlung mit UV-Licht.
Aktualisiert: 2023-03-31
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Die Gewichtsvorteile von Aluminiumbauteilen werden aktuell durch einen ökologisch sowie ökonomisch nachteiligen Schmiermitteleinsatzes beim Tiefziehen gemindert. Im Rahmen der Dissertation werden Werkzeugbeschichtungen auf Basis von amorphem hydrogenierten Kohlenstoff (a-C:H) entwickelt und in Anwendungsversuchen qualifiziert, die einen vollständigen Verzicht auf Schmiermittel beim Tiefziehen von Aluminiumblechen ermöglichen.
Aktualisiert: 2023-03-31
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Seit Menschengedenken ist die Entwicklung differenzierter Werkzeuge sowohl Ausdruck als auch Bedingung des Fortschritts. Die effektive und ressourcenschonende Bearbeitung moderner Werkstoffe ist zukunftsweisend und bedarf geeigneter Werkzeuge und Materialsysteme, die es zu entwickeln gilt. Gehärteten Stahl oder Nickelbasislegierungen zu schneiden ist eine Extrembelastung für das Werkzeug. An der Schneidkante wirken hohe Kräfte in Kombination mit extremen Temperaturen. Ziel der vorliegenden Arbeit ist die Entwicklung von Verschleißschutzschichten für Zerspanwerkzeuge für Einsatztemperaturen von bis zu 1000 Grad Celsius und darüber hinaus. Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit sind ein Beitrag für neue Werkzeugschichtsysteme und deren Applikation im industriellen Umfeld. Insbesondere die einzigartigen Materialeigenschaften von c-BN sind vielversprechend für innovative Entwicklungen. Mit den verbesserten, nanostrukturierten (Ti,Al,Cr,Si)N-Schichten steht ein gut skalierbarer Beschichtungsprozess zur Verfügung, der zu einer wirtschaftlichen Bearbeitung zukünftiger, schwer spanbarer Werkstoffe beitragen kann.
Aktualisiert: 2023-03-31
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In dieser Arbeit wurden die zwei p-leitenden TCOs CuAlO2 und CuCrO2 auf Basis der Delafossitstruktur untersucht. Ihre Anwendungen liegen in der transparenten Elektronik, um vollständig oxidische Halbleiter-Bauelemente zu realisieren. Beide Materialien wurden im Sputterverfahren abgeschieden und anschließend getempert. Die prinzipielle Einsetzbarkeit in vollständig oxidischen Bauteilen ließ sich mit einer transparenten CuCrO2-ZnO:Al-Diode nachweisen.
Aktualisiert: 2023-03-31
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Dünne Schichten aus Indiumzinnoxid (ITO) und anderen transparenten und elektrisch leitfähigen Oxiden besitzen eine große technische und somit auch wirtschaftliche Bedeutung. Viele der technischen Anwendungen dieser Materialien setzen deren Abscheidung als feine Strukturen voraus. Dies kann zum Beispiel mittels relativ aufwändigen Lithographietechniken geschehen.In dieser Arbeit wurde eine neue Möglichkeit zur Strukturierung von dünnen ITO-Schicht mittels Lasertransformation untersucht. Mit einem Laser wird hierbei eine amorphe ITO-Schicht lokal erwärmt und somit Kristallisations- und Diffusionsprozesse ausgelöst. Dies führt zu einer strukturierten Modifikation der elektrischen und optischen Eigenschaften dieses Materials.Um den Transformationshub der Schichteigenschaften zu maximieren, wurde in dieser Arbeit die Schichtabscheidung aus der Gasphase optimiert. Ziel war es amorphe, stark hochohmige und wenig transparente ITO-Schichten zu erzeugen, welche sich durch thermische und laserinduzierte Erwärmung in kristalline, elektrisch gut leitfähige und transparente Schichten umwandeln lassen. Dies gelang durch spezielle Abscheidebedingungen mit dem Elektronenstrahlverdampfen.
Aktualisiert: 2019-06-24
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Im Zuge der stetig voranschreitenden Miniaturisierung und der damit verbundenen Bedeutung von Funktionalität und Lebensdauer aktiver Mikrosysteme sind Untersuchungen hinsichtlich Reibung und Verschleiß auf der Mikroskala unerlässlich. Dazu werden im Rahmen dieser Arbeit einige zehn bis wenige hundert Nanometer dünne amorphe Kohlenstoffschichten als Schutzschichten für mikrostrukturiertes Silizium hinsichtlich ihrer tribologischen Eigenschaften und ihrem Deformationsverhalten untersucht.Zur strukturellen Analyse der dünnen Oberflächenbeschichtungen wurden die Morphologie, Rauigkeit, Zusammensetzung, Bindungsgefüge, Dichte und Eigenspannung bei Variation der Auftreffenergien der schichtbildenden Teilchen untersucht. Die Schichten wurden mithilfe von Magnetronsputtern eines Graphittargets erzeugt. Unter den strukturell definierten Schichteigenschaften erfolgten mechanische und tribologische Untersuchungen im Einzelpunkt- und Fläche-Fläche-Kontakt. Der Einzelpunkt-Kontakt wird durch Nanoindentierung und -scratch realisiert. Die Reibung im Fläche-Fläche-Kontakt wird durch Nanoscratch mit einem "Flat Punch" und durch einen speziell konstruierten Fläche-Fläche-Reibtester untersucht.
Aktualisiert: 2020-02-21
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Polyvinylchlorid ist mengenmäßig einer der bedeutendsten Kunststoffe. Dieser erreicht seine erwünschten Eigenschaften durch Zugabe von Weichmachern, die eine starke Tendenz zum Herausmigrieren haben. In dieser Arbeit wird mittels Atmosphärendruckplasmabehandlung und -beschichtung versucht, die Weichmachermigration zu unterbinden. Mittels Plasmabeschichtung konnte eine Reduktion um 98 %, mittels Plasmabehandlung um 80 % erzielt werden.
Aktualisiert: 2023-03-31
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Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Herstellung von transparenten und leitfähigen Zinkoxidschichten für Anwendung in der Dünnschichtphotovoltaik durch das Magnetronsputterverfahren. Das Magnetronsputterverfahren eignet sich dabei für eine industrielle Produktion auf großen Substratflächen. In der Arbeit wurden das Sputtern von keramischen Targets sowie das reaktive Sputtern untersucht.Im Fall der Sputterns keramischer Targets wurde aufgezeigt, wie sich die Ladungsträgerkonzentration der Schichten durch Wasserstoffzugabe variieren lässt.Für das reaktive Sputtern wurde die Dotierung der Schichten durch Variation des Targetmaterials und der Prozessparameter in einem weiten Bereich variiert. Die dabei beobachteten Einflüsse der Depositionsparameter auf die Dotierung und die Depositionsraten konnten durch Modellierung des Prozesses erklärt werden.Die untersuchten Proben ermöglichten darüber hinaus eine gründliche Analyse des elektrischen Transportes in den Schichten sowie des Zusammenhangs zwischen optischen und elektrischen Eigenschaften. Die Ergebnisse werden ausführlich mit theoretischen Vorhersagen verglichen.
Aktualisiert: 2020-02-07
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Durch die ständig wachsenden Anforderungen an Stahl-Bauteile in industriellen Anwendungen gewinnen die Entwicklung und spezielle Anpassung neuer Werkstoffkonzepte zunehmend an Bedeutung. Im Rahmen des Konstruktionsprozesses von beschichteten Bauteilen stellt sich häufig die Frage, welcher Grundwerkstoff in Kombination mit welchem Schichtsystem zu optimalen Leistungsdaten führt. Für tribologische Applikationen - wie beispielsweise Lager und Zahnräder - ist eine bessere Kenntnis des Reib- und Verschleißverhaltens dringend erforderlich. Daher wurden im Rahmen dieser Dissertation grundlegende Untersuchungen zur Charakterisierung des Verhaltens von Kohlenstoffschichten mittels DOE-Verfahren am Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik IST durchgeführt.In den Untersuchungen am IST wurde speziell die Familie der DLC-Schichten mit drei unterschiedlichen Unterbauten in zwei verschiedenen Versuchsaufbauten charakterisiert. Es wurden empirische Modelle in Form von multidimensionalen Regressionsanalysen durch die Verwendung von "Zentral zusammengesetzten Versuchsplänen" im Rahmen einer statistischen Versuchsplanung entwickelt. Die Modelle zeigen in ihrer Gegenüberstellung die Unterschiede bzw. jeweiligen Vorzüge der drei Schichtsysteme und den Einfluss des Grundwerkstoffes auf.
Aktualisiert: 2020-02-06
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Das Direktbonden ist ein in der Mikrosystemtechnik genutztes Verfahren zum Verbinden von Silizium- und Glaswafern. Es wird die Entwicklung von Anlagen und Prozessen beschrieben, die es erlauben, Oberflächen so zu aktivieren, dass die für das Erreichen hoher Festigkeiten notwendigen Temperaturen auf unter 200 °C abgesenkt werden können und dass die bei nicht oxidierten Siliziumwafern beobachtete Bildung von Blasen unterdrückt werden kann.
Aktualisiert: 2022-09-16
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