PVD-Sputter-Abscheidung kubischer Bornitridschichten mittels hochfrequent angeregter Plasmen

Materialien aus Bereichen wie der Automobil- und Werkzeugindustrie werden durch die fortschreitende Technisierung zunehmend beansprucht. Vor allem der Verschleiß hochbeanspruchter Oberflächen führt oft zu einem frühzeitigen Versagen der Bauteile oder Werkzeuge. Hier rückt die gezielte, den gestiegenen bzw. neuen Anforderungen gerecht werdende Abscheidung spezieller Hartstoffschichten zunehmend in den Vordergrund. Vor allem Schichten aus superharten Materialien wie dem Diamant und dem kubischen Bornitrid sollen als Verschleißschutzschicht die Standzeiten von Werkzeugen deutlich verlängern. In der Forschungsarbeit wird nach Einführung in die allgemeine Problematik zur Abscheidung von kubischen Bornitrid (cBN) die Deposition haftfester cBN-Schichten durch einen reaktiven Sputterprozeß eines Borkarbidtargets (B4C) dargestellt. Durch die Unterteilung des Depositionsprozesses in eine Nukleations- und eine Wachstumsphase wurde erreicht, daß die während der Wachstumsphase verwandten Parameter zu einem spannungsärmeren Wachstum der kubischen Phase führten, wobei die Deposition auf Silizium- und auf Stahlsubstraten erfolgte. Untersuchungen mit dem Transmissionselektronenmikroskop zeigten, daß die Schichten eine texturierte, nanokristalline Struktur haben. Weiterhin sind eine Vielzahl tribologischer, elektrischer und optischer Schichteigenschaften wie beispielsweise deren Reibwert, Verschleiß, spezifischer Widerstand und Brechungsindex gemessen worden. Auch die Untersuchungen zur negativen Elektronenaffinität und Messungen der Oberflächenenergie zeigten, daß die Schichten aus kubischen Bornitrid ein enormes industrielles Anwendungspotential haben.