ISSN:
0933-5137
Keywords:
Chemistry
;
Polymer and Materials Science
Source:
Wiley InterScience Backfile Collection 1832-2000
Topics:
Mechanical Engineering, Materials Science, Production Engineering, Mining and Metallurgy, Traffic Engineering, Precision Mechanics
Description / Table of Contents:
Phase Transitions and Multiphase Systems in Magnetron Sputtered Hard CoatingsMicrostructures and macroscopic properties of magnetron sputtered hard protective coatings depend strongly on the plating energy e·Upl and on the ratio Jpl/Jsb of the fluxes of the plating ions and the film forming neutral particles. In usual equipment the arrival ratio Jpl/Jsb can easily be tuned within the range from 0.01 to 100. For hard coatings prepared of WC, Cr3C2, SiC and amorphous carbon phase transitions have been induced by the variation of e·Upl and Jpl/Jsb.For two component multilayer systems consiting of Cr3C2, SiC and Al2O3 it is shown, that strong variations of the mechanical properties can occur, if the thickness of a single layer is in the order of 10 to 20 nm. This size effect in metal-semiconductor multilayers is caused by an extended space charge (electronic interface) at the very narrow atomic interface, from which free electrons can move into the semiconducting material and compensate unsaturated dangling bonds. As a consequence the multilayer system shows properties which are similar to those of a film with metallic bonding.
Notes:
Die Mikrostrukturen und damit die makroskopischen Eigenschaften von Hartstoffschutzschichten hängen beim Magnetronsputtern mit Ionenplattieren entscheidend von der Energie der Plattierionen e·Upl und dem Quotienten Jpl/Jsb der Flüsse der Plattierionen und der schichtbildenden Teilchen ab. Für übliche Anlagen läßt sich Jpl/Jsb im Bereich von 0.01 und 100 leicht einstellen und auf diese Weise der Energieeintrag in die Schicht regeln. In den Hartstoffschichten WC, Cr3C2, SiC und amorphem C werden Phasenübergänge durch Variation von e·Upl und Jpl/Jsb induziert.Für Zweistoffviellagenschichten bestehend aus Cr3C2, SiC und Al2O3 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.
Additional Material:
7 Ill.
Type of Medium:
Electronic Resource
URL:
http://dx.doi.org/10.1002/mawe.19930240304
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