Glimmentladungs-Emissionsspektroskopie (GD-OES) an Materialien und Schichten mit leichten Elementen - Nachweis von Bor in Molybdänsiliziden und Schichtentwicklung von TiN

Abstract

In der Abteilung Hochtemperatur- und Funktionsschichten des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) konzentrieren sich die Forschungs- und Entwicklungsarbeiten hauptsächlich um Komponenten der Flugzeugturbine. Je nach Temperaturbereich der Turbine kommen unterschiedliche Materialien und damit verschiedene Schichten zum Einsatz. Die in der Abteilung verwendeten Beschichtungsverfahren sind die EB-PVD-Technik (Electron Beam Physical Vapour Deposition) und das Magnetronsputtern. Mittels des Magnetronsputter-Verfahrens werden 2-15µm dicke Mono- oder Multilayer hergestellt. Diese kommen als Oxidations- und Verschleißschutzschichten zum Einsatz. Die GD-OES wird bei der Schichtentwicklung sowie bei der Schichtanalyse vor und nach thermischen Oxidationstests verwendet. Die Hauptaufgabe der Analyse liegt hierbei auf der Quantifikation der Elementbestandteile mit Schwerpunkt auf leichten Elementen wie Bor oder Stickstoff, die mit anderen Methoden wie EDX, RFA nicht zuverlässig nachgewiesen werden können. Mögliche Defekte bei der Schichtherstellung und die Interdiffusion sowie Oxidschichtbildung können durch diese Methode anhand des Tiefenprofils zusätzlich analysiert werden. Dieser Vortrag liefert einen kurzen Überblick über die Art der Anwendung der GD-OES an zwei Fallbeispielen sowie über den verwendeten Prozeß.