VL 6 - Übung Flashcards
Wofür steht das Akronym CVD? Nennen die Betriebsmerkmale des Verfahrens.
CVD: chemisches Abscheideverfahren (Chemical Vapour Deposition) zur Erzeugung dünner Schichten auf einem Substrat. Der in der Dampfphase vorliegende Schichtwerkstoff reagiert
bei Drücken von 0,01 bis 1 bar und Temperaturen von etwa 200 bis 2000 °C chemisch mit dem Substratwerkstoff unter Zufuhr von Wärme- und/oder Strahlungsenergie, so dass an der Substratoberfläche eine dünne Schicht abgeschieden wird.
Wo werden CVD Prozesse eingesetzt?
- Verschleißschutzschichten:
- > Antireflex; Korrosion,
- Werkzeugmaschinen,
- Lichtwellenleiter,
- Katalysatoren.
Hauptanwendungen:
- Mikroelektronik (z.B.:Halbleiter),
- Reparatur von Lithographiemasken.
Vorteile:
- Konforme Schichtabscheidung,
- Beschichtung komplexer 3D Flächen (z.B. Gräben).
Nachteile:
- Eingeschränkte Materialauswahl,
- Temperaturbelastung.
Nennen Sie zwei Mechanismen zur Aktivierung der Precursoren. Bei welchem Mechanismus
tritt die geringere Temperatur auf?
- Pyrolytisch:
chem. Reaktion beruht auf thermischer Aktivierung durch Substraterwärmung, - Photolytisch:
chem. Bindungen werden direkt durch Laserstrahlung aufgebrochen:- > Geringere Prozesstemperature
Beschreiben Sie die charakteristischen Merkmale pyrolytischer und photolytischer Laser-CVD.
Pyrolytisch:
- Lokale Erwärmung des Substrats mit Laserstrahlung,
- Aktivierung der Precursoren an der heißen Oberfläche,
- Strukturierte und ortsaufgelöste Schichtabscheidung
Photolytisch:
- Aktivierung der Gasphase erfolgt oberhalb der Substratoberfläche durch energiereiche Photonen,
- Wellenlänge des Lasers auf den Precursor abgestimmt,
- Großflächige Beschichtungen möglich.
Nennen und beschreiben Sie die acht Prozessschritte eines kombinierten Laser-CVD Prozesses.
- Gaszufuhr,
- Photodissoziation (Molekültrennung durch Laserstrahlung) der Precursormoleküle,
- Diffusion (gleichmäßige Verteilung) der Precursormoleküle zur Substratoberfläche,
- Adsorption (Anlagerung) der Precursormoleküle an Substratoberfläche,
- Oberflächendiffusion und Gittereinbau,
- Chemische Reaktion und Aktivierung der Precursormoleküle mit Substrat,
- Desorption (Atome verlassen Substratoberfläche) der Reaktionsprodukte,
- Diffusion der Reaktionsprodukte weg von der Substratoberfläch.
Beschreiben Sie das Abscheideverfahren PECVD
- Reaktionsenergie durch ein Plasma (beschleunigte Ionen) zugeführt,
- Niedrigere Prozesstemperatur als beim thermischen CVD,
- Direktplasma Methode:
- > Plasma brennt direkt beim Substrat,
- Remote Plasma Methode:
- > Plasma brennt in einer Kammer
Wofür steht das Akronym PLD?
- Pulsed Laser Deposition,
- Physikalisches Abscheideverfahren (Physical Vapour Deposition),
- Schichtbildung durch Abscheidung eines Targets,
- Abtrag durch Laserstrahlung,
- Intensitäten I > 109 W/cm².
Nennen Sie die Vor- und Nachteile eines PLD-Prozesses
Vorteile:
+ Anzahl Laserpulse legt Abtragsmenge fest,
+ komplexe stöchiometrische Zusammensetzung bleibt erhalten,
+ einfache Herstellung von Multilayern,
+ verschiedene Materialien,
Nachteile:
- niedrige Abtrags-/ Abscheidegeschwindigkeit,
- Tröpfchen-/ Clusterbildung
Welche zwei Größen beeinflussen die Materialdeposition?
- Substrattemperatur,
- kinetische Energie der Partikel.
Wofür steht das Akronym LIFT? Erläutern Sie die Verfahrensschritte
LIFT - Laser Induced Forward Transfer.
- Absorption der Laserstrahlung,
- Aufheizen und Schmelzen der dünnen Schicht,
- Schmelzfilm wird durch verdampfendes Material vom Donor-Substrat weggedrückt,
- Beide Phasen (gasförmig und flüssig) werden vom Donor in Richtung Akzeptor weggeschleudert,
- Das transferierte Material erstarrt auf dem Akzeptor-Substrat.
Welche Materialien können mittels LIFT aufgebracht werden
- Beschichtung mit Metallen, - Halbleitern,
- Keramiken und supraleitenden Materialen,
- Polymeren,
- Proteinen und Zellen.
Erläuter die Begriffe CAD, CAE und CA
- Computer Aided Design: rechnerunterstütztes Konstruieren
- Computer Aided Engineering:
FEM/FEA, Werkzeuge für die dynamische Simulation, - Computer Aided Manufacturing: rechnerunterstützte Planung und Durchführung von
Fertigungs-, Montage-und Prüfprozessen.
Was ist der Unterschied zwischen SLS und LPBF?
Selective Laser Sintering:
- Sammelbegriff für Sinter- und Schmelzprozesse mit verschiedenen Werkstoffen,
- Druckpulver: Kunststoffe, Keramiken, Metalle, Glas,
- Teilweise nur partielle aufschmelzende Prozesse,
Laser Powder Bed Fusion:
- Druckpulver: Metalle,
- Vollständige lokale Aufschmelzung.
Wovon ist die Rauheit und Geometriegenauigkeit beim LPBF Prozess abhängig?
- Die Rauheit ist abhängig von der Ausgangspartikelgröße, Schichtdicke, Schichtgröße,
Partikelform, Homogenität der Partikel, - Die Geometriegenauigkeit ist abhängig von der Scanstrategie, Positioniergenauigke
Welche Eigenschaften weist ein mit LPBF hergestelltes Bauteil auf?
Nahezu Gebrauchseigenschaften. Es werden keine mehrkomponentigen Metallpulver (mit hoch- und niedrigschmelzendem Werkstoff) verwendet. Es werden handelsübliche
Pulverwerkstoffe ohne Binderzusätze verwendet. Durch das vollständige Aufschmelzen der
Pulverpartikel mit dem Laserstrahl wird eine Bauteildichte von bis zu 100 % erreicht. Deshalb entsprechen die mechanischen Kennwerte der LPBF-Bauteile weitgehend den Spezifikationen des verwendeten Werkstoffs.
