Reaction kinetics of the chemical vapour deposition of Titaniumdiboride from Titaniumtetrachloride and Borontrichloride considering the retarding influence of HCl

• Applicant: Professor Dr.-Ing. Dieter Neuschütz
• Subject Area: Synthesis and Properties of Functional Materials
• Term: from 2000 to 2003
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5241730

Bei formgebenden Prozessen wird Titandiborid wegen seiner chemischen Beständigkeit und hohen Härte u.a. als Verschleißschutzschicht auf Werkzeugen eingesetzt. Für eine gleichmäßige Beschichtung komplexer Bauteile ist im Prinzip die chemische Gasphasenabscheidung (CVD) geeignet. Voraussetzung ist allerdings, daß die Abscheidung im reaktionskontrollierten Bereich erfolgt, da nur so eine gleichmäßige Beschichtung auch innerhalb komplizierter Geometrien gewährleistet ist. Die Kinetik der Abscheidprozesse muß also möglichst detailliert bekannt sein. Sie läßt sich nach heutigem Wissensstand nur experimentell ermitteln. Ziel dieses Projektes ist es, Titandiborid (TiB2) aus TiCl4-BCl3-Gemischen mittels thermischen CVD abzuscheiden und die Abscheideraten in situ zu messen. Dazu werden die Partialdrücke von TiCl4, BCl3, H2, Ar und HCl sowie die Strömungsgeschwindigkeit und die Temperatur systematisch variiert. Aus den so gewonnenen experimentellen Daten wird ein kinetisches Abscheidemodell formuliert, das den zu erwartenden retardierenden Einfluß von HCl berücksichtigt und die Simulation des CVD-Prozesses erlaubt und somit ein Werkzeug für die Auslegung von CVD-Reaktoren darstellt. Zudem sollen die abgeschiedenen Schichten charakterisiert werden, um den Bereich der reinen TiB2-Abscheidung zu beschreiben.

• DFG Programme: Research Grants