Die aerosolbasierte Kaltabscheidung von Aluminiumoxid: Verfahren, Hintergründe, Anwendungen

Eine der am weitesten verbreiteten Keramik zur Herstellung hochisolierender Schutzschichten ist Aluminiumoxid (Al₂O₃), welches auch bei hohen Temperaturen einen hohen spezifischen elektrischen Widerstand aufweist. Zur Herstellung von Al₂O₃-Schichten in der thermodynamisch stabilen α-Phase ist es bei konventionellen Beschichtungsprozessen notwendig, die Schichten bei über 1000 °C zu tempern, da sich dort zunächst bevorzugt Al₂O₃ in der unerwünschten γ-Phase bildet. Ein relativ neues Beschichtungsverfahren, bei dem die genannte Problematik nicht auftritt, ist die aerosolbasierte Kaltabscheidung. Mit diesem Verfahren können dichte keramische Schichten direkt aus dem Pulver bei Raumtemperatur abgeschieden werden, ohne dass das Beschichtungsmaterial eine Phasenumwandlung erfährt.
In der vorliegenden Arbeit wurde der Einfluss unterschiedlicher Pulverparameter, der Substrathärte und der Trägergasart auf die aerosolbasierte Kaltabscheidung untersucht. Im Fokus der Untersuchungen standen dabei z.B. die resultierende Abscheiderate, die mechanischen Schichtspannungen oder auch die Transmission der Schichten. Mit den dabei gewonnenen Erkenntnissen wurden Schichten aus Al₂O₃ hergestellt, deren spezifischer elektrischer Widerstand bis zu Temperaturen von 900 °C mit Elektroden in Schutzringanordnung untersucht wurde. Weiterhin wurden Messungen zum Einfluss des Sauerstoffpartialdruckes auf die Leitfähigkeit der Schichten und die Entwicklung der dielektrischen Verluste bei einer Temperaturbehandlung untersucht. Im letzten Abschnitt dieser Arbeit wurde der mögliche Einsatz kaltabgeschiedener Al₂O₃-Schichten als Passivierungsschichten zur Abdeckung von Platinstrukturen untersucht.