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Beschichtungstechnik (Fach) / Fragen aus Vorlesung (Lektion)

Fragen aus Vorlesung

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  • Schreiben Sie so viele wie mögliche Dünnschicht-Anwendungen auf, die Ihnen aus dem täglichen Gebrauch bekannt sind. Welche Funktion muss die Dünnschicht dabei erfüllen? Tabelle
  • Was ist PVD? PVD (Physical Vapour Deposition), dt. physikalische Abscheidung aus derDampfphaseo Dampf wird physikalisch erzeugt (Wärme, Impuls, …)o Verfahren: Aufdampfen, Sputtern, Ionenplattieren, reaktive varianten der drei
  • Warum ist DS ≠ Bulk? - OF-Volumen Verhältnis ändert sich (wird größer)- DS hat andere Mikrostruktur als kompakter Körper
  • Was ist ein Plasma? = Aggregatzustand der Materie, Teilchen sind ionisiert- Plasma ist ein Gas, das neben neutralen Atomen so viele freie Elektronen (-) und Ionen (+) enthält.- Gase werden el. Leitfähig, wenn sie ionisiert sind- Herstellung: mittels Ionisation (Wärme, e-Beschuss, Ionenbeschuss)- Wozu: als Arbeitsmittel und Stoffwandler
  • Was ist Sputtern? (Skizze) dt. Kathodenzerstäubung Herstellung dünner Funktionsschichten Einfachste Variante ⇒ DC-Sputtern , Verwendung von Gleichspannungsladungen In Vakuunkammer zwischen zwei Elektroden, Zündung einer Niederdruckentladung Quelle = target, negativ geladen ⇒ Kathode (hier soll abgetragen werden) Zu beschichtende Substrate ⇒ Anode In Rezipient wird inertes (Argon) oder reaktives (Sauerstoff) Gas eingelassen Entstehen eines kalten oder nichtthermischen Plasmas zwischen Elektroden der Plasma ist gut el. leitfähig freie Elektronen ionisieren Prozessgas (+)  Diese werden beschleunigt und schlagen Atome aus target aus Diese bilden eine Schicht am Substrat
  • Wie funktioniert die Schwingquarzmethode und wofür wird sie angewendet? Skizze! - In-situ-Messung- Beim Anlegen einer Spannung deformiert sich der Kristall ⇒ Elektrostriktiono Quarz schwingt- Setzt der Bedampfungsprozess ein, wird auch der Schwingquarzbedampft⇒ Masseänderung ⇒ Frequenzänderung des Quarz- FResonanz hängt stark von der Temperatur ab ⇒ Quarz muss temperiert werden 𝑅 𝑑/𝑑𝑡 d – Schichtdicke [nm]; R – Aufdampfrate [nm/s] - Nachteil: Schwingquarz und Substrat werden unterschiedlich beschichtet ⇒ Kalibrierung erforderlich
  • Was sind die drei Phasen des Schichtwachstums? Was ist ein SZM (Strukurzonenmodell)? - Phasen:o 1. Keimbildungo 2. Koaleszenzo 3. Dickenwachstum- SZM:o Darstellung der Schichtmikrostruktur in Abhängigkeit vom Verhältnis𝑇𝑠𝑇𝑚 = 𝑆𝑢𝑏𝑠𝑡𝑟𝑎𝑡𝑡𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟 / 𝑆𝑐ℎ𝑚𝑒𝑙𝑧𝑡𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟
  • Warum ist der spezifische Widerstand einer Schicht immer größer als der des kompakten Materials? Skizze! Die Beweglichkeit der Elektronen wird in einer dünnen Schicht behindert wegen: 1. Schichtdicke ⇒ Dicke der Schicht < als freie Weglänge 2. Mikrostruktur ⇒ Elektronen werden an Korngrenzen gestreut ,dadurch wird ihr Weg behindert
  • Alle Schichten befinden sich mehr oder weniger im Zustand mechanischer Spannungen (Stress). Aus welchen 2 Anteilen setzen sich diese zusammen? σ = σT + σi ⇒ mech. Spannungen = therm. Spannungen + intrinsische Spannungen- σT ⇒ Ursache sind unterschiedliche therm. Ausdehnungskoeffizienten von Schicht und Substrat- σi ⇒ Ursache in der Mikrostruktur, hängt von den Beschichtungsparametern ab. Es gibt Zug- und Druckspannungen.
  • Welche Metallschichten eignen sich besonders gut als Spiegel für den UV- VIS- und IR-Bereich? - VIS: Ag, Al- IR: Au- UV: Al
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  • Wie kann man mit einer niedrigbrechenden Schicht die Reflexion ausschalten? Rechnung + Skizze! ?
  • Wie kann man eine Oberfläche besser Lambda/4 entspiegeln? mehrere Schichten verwenden
  • Was bewirkt schiefer Lichteinfall? spektrale Verschiebung zu kurzer Wellenlänge
  • Nennen Sie eine dielektrische Schichtfolge, mit der eine Oberfläche verspiegelt werden kann? Air [HLHL…]S H – hochbrechende λ / 4 - Schicht; L - niedrigbrechende λ / 4 – Schicht; S - Substrat
  • Was passiert, wenn eine Silberschicht aufgedampft wird? Wie ändern sich mit zunehmender Dicke der Schicht die Eigenschaften der Schicht? Keimbildung:o Bildung von Ag – Inseln, in denen die Elektronen eingesperrt sind (nicht frei)o bei bestimmter Wellenlänge schwingen alle Elektronen in Phase (Plasmonen)    → Absorption durch selektive Absorber Koaleszenz:o gerade geschlossene Schicht (noch transparent)Anwendung: Wärmeschutzschicht im Architekturglas dicken Wachstum:dicke > 50 nm, Spiegel, besonders im VIS
  • Wie kann mit einer Beschichtung Energie gespart werden? ?
  • Wie funktioniert eine Mottenaugen-Entspiegelung? ?
  • Was ist eine dünne optische Schicht? Welche Funktionsweisen gibt es? DS = FK, welcher in zwei Dimensionen belibig ausgedehnt ist und in einer Dimension dünn ist (Schichtdicke ≈ λ) Es treten Abwerichungen zum kompakten Material auf. Funktionsweisen: beruht auf Interferenzeffekte ⇒ bei transparenten Schichten beruht auf freien e^(-) ⇒ bei Metallschichten

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