TY - BOOK

T1 - Herstellung von Molybdänpulvern mit besonderen Eigenschaften

AU - Bolitschek, Johanna

N1 - gesperrt bis 01-01-2024

PY - 2019

Y1 - 2019

N2 - Aufgrund des stark wachsenden Sektors der Molybdän-Dünnschicht enthaltenden TFT-LCD-Displays und Touch Panels werden die Anforderungen an die Effizienz des Sputterprozesses immer größer. Eine Steigerung der Materialausnutzung und Schichtabscheiderate ist durch den Einsatz von Rohrtargets anstelle von planaren Targets möglich. Infolge der großen Flexibilität in der Werkstoffzusammensetzung und Targetdimension gelten hierbei thermische Spritzverfahren als attraktive Prozessrouten. Die in dieser Arbeit untersuchte Technik eignet sich im Besonderen zur Herstellung dichter Schichten von kubisch flächenzentrierten oder hexagonal dicht gepackten duktilen Werkstoffen. Die Verarbeitung von spröden, kubisch raumzentrierten Materialien wie Molybdän (Mo) stellt hingegen eine Herausforderung dar. Basierend auf vorangegangenen Untersuchungen wird die Arbeitshypothese aufgestellt, dass es möglich ist, durch den Einsatz von speziell aufbereiteten Molybdänpulvern dichte Schichten zu produzieren. Zielsetzung dieser Arbeit ist die Identifikation der für dieses spezielle Spritzverfahren relevanten Partikeleigenschaften und deren gezielten Steuerung bei der Herstellung von Molybdän. Ausgangsbasis für die Modifikation der Pulvereigenschaften stellt die Reduktion von Molybdäntrioxid (MoO3) zu Molybdän dar. Die zur Untersuchung herangezogenen Einflussgrößen sind dabei die Reduktionstemperatur, das Wasserstoffangebot, die Gasdurchflussrate, der Taupunkt des eingeleiteten Reduktionsgases sowie die Partikelgröße und Struktur des Einsatzmateriales und des Zwischenproduktes. Die wichtigste Rolle spielen hierbei die Reduktionstemperatur, die Morphologie des Zwischenproduktes und die Partikelgröße des Ausgangsmaterials. Aufbauend auf den statistischen Versuchsplänen und Auswertungen werden Modellgleichungen für die Parameter, welche die Pulvermorphologie beschreiben (spezifische Oberfläche, Porosität und Partikelgröße), erstellt. Diese ermöglichen die Vorhersage optimaler Reduktionsbedingungen zum Erzielen der gewünschten Pulvermorphologie. Die auf Basis dieses Wissens produzierten Pulver mit variierender Beschaffenheit finden in der Beschichtungsanlage zur Untersuchung ihrer Eignung zur Herstellung von reinen Molybdän- und Mo-Titanschichten Anwendung. Durch eine Optimierung der Pulvermorphologie lässt sich der Auftragswirkungsgrad für die Erzeugung von reinen Molybdänschichten auf Titan-Substrat um den Faktor vier und auf Molybdän um das Zehnfache erhöhen.

AB - Aufgrund des stark wachsenden Sektors der Molybdän-Dünnschicht enthaltenden TFT-LCD-Displays und Touch Panels werden die Anforderungen an die Effizienz des Sputterprozesses immer größer. Eine Steigerung der Materialausnutzung und Schichtabscheiderate ist durch den Einsatz von Rohrtargets anstelle von planaren Targets möglich. Infolge der großen Flexibilität in der Werkstoffzusammensetzung und Targetdimension gelten hierbei thermische Spritzverfahren als attraktive Prozessrouten. Die in dieser Arbeit untersuchte Technik eignet sich im Besonderen zur Herstellung dichter Schichten von kubisch flächenzentrierten oder hexagonal dicht gepackten duktilen Werkstoffen. Die Verarbeitung von spröden, kubisch raumzentrierten Materialien wie Molybdän (Mo) stellt hingegen eine Herausforderung dar. Basierend auf vorangegangenen Untersuchungen wird die Arbeitshypothese aufgestellt, dass es möglich ist, durch den Einsatz von speziell aufbereiteten Molybdänpulvern dichte Schichten zu produzieren. Zielsetzung dieser Arbeit ist die Identifikation der für dieses spezielle Spritzverfahren relevanten Partikeleigenschaften und deren gezielten Steuerung bei der Herstellung von Molybdän. Ausgangsbasis für die Modifikation der Pulvereigenschaften stellt die Reduktion von Molybdäntrioxid (MoO3) zu Molybdän dar. Die zur Untersuchung herangezogenen Einflussgrößen sind dabei die Reduktionstemperatur, das Wasserstoffangebot, die Gasdurchflussrate, der Taupunkt des eingeleiteten Reduktionsgases sowie die Partikelgröße und Struktur des Einsatzmateriales und des Zwischenproduktes. Die wichtigste Rolle spielen hierbei die Reduktionstemperatur, die Morphologie des Zwischenproduktes und die Partikelgröße des Ausgangsmaterials. Aufbauend auf den statistischen Versuchsplänen und Auswertungen werden Modellgleichungen für die Parameter, welche die Pulvermorphologie beschreiben (spezifische Oberfläche, Porosität und Partikelgröße), erstellt. Diese ermöglichen die Vorhersage optimaler Reduktionsbedingungen zum Erzielen der gewünschten Pulvermorphologie. Die auf Basis dieses Wissens produzierten Pulver mit variierender Beschaffenheit finden in der Beschichtungsanlage zur Untersuchung ihrer Eignung zur Herstellung von reinen Molybdän- und Mo-Titanschichten Anwendung. Durch eine Optimierung der Pulvermorphologie lässt sich der Auftragswirkungsgrad für die Erzeugung von reinen Molybdänschichten auf Titan-Substrat um den Faktor vier und auf Molybdän um das Zehnfache erhöhen.

KW - Molybdän

KW - Wasserstoffreduktion

KW - Spritzverfahren

KW - Molybdäntrioxid

KW - Molybdändioxid

KW - Pseudomorphe Umwandlung

KW - CVT

KW - Morphologie

KW - Molybdänoxid

KW - Hydrogen reduction

KW - Pseudomorphic transformation

KW - Chemical vapour transport

KW - Molybdenum

KW - Molybdenum oxides

KW - Morphology

M3 - Dissertation

ER -