Elektrochemische Untersuchungen zur Porosität von Nanoschichten auf Kohlenstoff-Basis

Die Porosität unterschiedlich hergestellter Schichten auf Kohlenstoff-Basis wurde mit Hilfe der Zyklovoltammetrie untersucht und verglichen. Die Bestimmung der Porosität erfolgte zunächst anhand der Auflösestromdichte des metallischen Substrats, auf dem die verschiedenen Schichtsysteme abgeschieden...

Ausführliche Beschreibung

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Bibliographische Detailangaben
1. Verfasser: Sittner, Falk
Beteiligte: Ensinger, Wolfgang (Prof. Dr.) (BetreuerIn (Doktorarbeit))
Format: Dissertation
Sprache:Deutsch
Veröffentlicht: Philipps-Universität Marburg 2005
Chemie
Schlagworte:
Online Zugang:PDF-Volltext
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Beschreibung
Zusammenfassung:Die Porosität unterschiedlich hergestellter Schichten auf Kohlenstoff-Basis wurde mit Hilfe der Zyklovoltammetrie untersucht und verglichen. Die Bestimmung der Porosität erfolgte zunächst anhand der Auflösestromdichte des metallischen Substrats, auf dem die verschiedenen Schichtsysteme abgeschieden wurden. Dazu wurde das Schicht/Substrat-System einem für das Substrat Eisen korrosiven Medium ausgesetzt und der Substrat-Auflösestrom durch die Poren hindurch elektrochemisch gemessen. Als Beschichtungsverfahren kamen Aufdampfen mit anschließendem Ionenbeschuss, Plasma-aktivierte Chemische Gasphasenabscheidung sowie die Gasphasenpolymerisation zum Einsatz. Alle diese Prozesse fanden unter Vakuumbedingungen statt, bei niedrigen, substratschonenden Temperaturen. Die erhaltenen Schichten wurden mit Hilfe der Raman-Spektroskopie, Sekundärionen-Massenspektrometrie, Rasterelektronen-Mikroskopie und eines Profilometers in ihren Eigenschaften wie Zusammensetzung, Struktur und Dicke charakterisiert. Anhand der gemessenen Stromdichte-Potenzial-Kurven konnte der Einfluss verschiedener Herstellungsparameter auf die Schichtporosität untersucht werden. Dabei zeigte sich, dass sich die Porosität der meisten untersuchten Schichtsysteme mit zunehmender Schichtdicke verringert, oberhalb einer bestimmten Dicke aber wieder zunimmt, bedingt durch Rissbildung aufgrund von intrinsischem Stress. Nur bei den Polymerschichten aus Poly(para-xylylen) nimmt die Porosität mit zunehmender Schichtdicke stetig ab und es konnten schließlich porenfreie Polymerfilme ab einer Dicke von 700 nm erhalten werden. Des weiteren konnte anhand der in den Zyklovoltammogrammen beobachteten Potenzial-verschiebungen ein Modell entwickelt werden, welches die Verschiebungen erklärt und zudem weitere, komplementäre Informationen über die Gestalt der Poren in der Schicht liefern kann.