Funktionelle dünne Schichten


Das Forschungszentrum beschäftigt sich mit der Entwicklung und Charakterisierung von funktionalen Dünnschichten. Die aktuelle Forschung konzentriert sich auf intermetallische Phasen auf RuAl-Basis. Die intermetallische Phase RuAl kombiniert eine hohe Duktilität bei Raumtemperatur, eine außergewöhnliche Hochtemperaturstabilität und einen guten Oxidationswiderstand, sowie einen außergewöhnlich hohen Schmelzpunkt von RuAl (2030 °C). Für eine intermetallische Phase besonders ist die Gleichheit im thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen RuAl und einer schützenden Al2O3 Schutzschicht. Auch die physikalischen Eigenschaften wie elektrische und thermische Leitfähigkeit sind ähnlich zu NiAl und Pt.

Mit der Entwicklung von RuAl Dünnschichten zielen wir auf zwei generelle Anwendungen ab:

  • Die Funktionalisierung von Bauteiloberflächen zum Zweck des Schutzes vor mechanischer und thermischer Belastung.
  • Applikationen im Sektor der „Energetic Intermetallics“, wie beispielsweise das Löten oder Bonden in der Mikrosystemtechnik.

Es wurden daher einerseits erstmals Methoden der physikalischen Dampfabscheidung (PVD) angewendet, um RuAl-Dünnschichten zu synthetisieren. Wir sind nun in der Lage einphasige RuAl-Dünnschichten in verschiedenen Dicken auf unterschiedlichen Substraten reproduzierbar herzustellen.

In den Anwendungen der „Energetic Intermetallics“, wie etwa dem Reactive Bonding, wird lokal die kontrollierte Freisetzung von Wärme verlangt. Hierzu verwenden wir nanometrische Ru/Al-Multischichten. Durch lokale Zufuhr von Wärmeenergie wird dort eine exotherme chemische Reaktion zwischen den metallischen Elementen ausgelöst, die sich durch die gesamte Multischicht parallel zu den Einzelschichten fortpflanzt. Bedingt durch diese Reaktion erreicht die Multischicht eine Maximaltemperatur von bis zu 2000 °C. Das Endprodukt dieser Reaktion ist die intermetallische Phase RuAl. Lötprozesse beispielsweise, die diese Technologie ausnutzen minimieren den Wärme- und Spannungseintrag in angrenzende Bauteile. Die Wärme wird direkt im Fügespalt freigesetzt.

Zuletzt geändert am 09. April, 2011