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Abscheidung, Charakterisierung und Anwendung von Plasma-Polymerschichten auf HMDSO-Basis

Deposition, characterisation and application of HMDSO-based plasma polymer films
 
: Jacoby, B.; Bock, W.; Haupt, M.; Hilgers, H.; Kopnarski, M.; Molter, J.; Oehr, C.; Rühle, T.; Wahl, M.

:

Vakuum in Forschung und Praxis 18 (2006), No.4, pp.12-18
ISSN: 0947-076X
ISSN: 1522-2454
German
Journal Article
Fraunhofer IGB ()

Abstract
Hochwertige siliziumorganische Schichten lassen sich mittels plasmachemischer Gasphasenabscheidung unter Verwendung des Monomers Hexamethyldisiloxan (HMDSO) herstellen. Im vorliegenden Artikel werden abscheidungstechnische, analytische und anwendungsrelevante Aspekte der HMDSO/O2-Plasmabeschichtung vorgestellt. Anhand von XPS-Untersuchungen wird aufgezeigt, dass sich durch geeignete Wahl von Plasmaleistung und Gasmischungsverhältnis der organische bzw. anorganische Charakter der Schichten einstellen lässt. Somit können insbesondere anwendungstechnisch interessante Gradienten- und Wechselschichtsysteme hergestellt werden. Mit der Sekundärneutralteilchen-Massenspektrometrie kann die Zusammensetzung dieser Schichten tiefenabhängig gemessen werden. Rasterkraftmikroskopische Untersuchungen zeigen, dass die Oberflächenrauheiten der Schichten durch das Auftreten halbkugelförmiger Agglomerate bestimmt werden. Diese treten umso deutlicher in Erscheinung, je glasartiger die Schichten sind. Als Applikationsbeispiel wird eine HMDSO-Plasmabehandlung von Elastomeren vorgestellt. Durch eine geeignete Prozessführung kann das tribologische Verhalten von Elastomerbauteilen deutlich verbessert werden. Die vorgestellten Arbeiten sind im Rahmen des BMBF-Verbundprojektes "Nano-Funktionalisierung von Grenzflächen für Daten-, Textil-, Gebäude-, Medizin-, Bio-, und Raumfahrttechnik" durchgeführt worden.

 

High quality organosilicone coatings can be produced via plasma enhanced chemical vapor deposition of hexamethyldisiloxane (HMDSO). In this article aspects of deposition, analysis and application of HMDSO/O2 processes are presented. The coatings' organic/inorganic character can be adjusted by an appropriate combination of plasma power and gas mixture which is shown by XPS. Particularly multi layer and gradient layer systems can be deposited within the same process. Quantitative chemical depth profiling of such layer systems can be performed by secondary neutral mass spectrometry (SNMS). AFM investigations exhibit that the surface roughness of the coatings is determined by the appearance of hemispherical agglomerates, which is more pronounced, the more glass-like the coatings are. As an example of use it is shown, that an appropriate HMDSO plasma treatment can distinctly improve the tribological behavior of elastomer devices. The presented work is done within a project of the German Federal Ministry of Education and Research (BMBF) entitled: "nano functionalization of interfaces for data-, textile-, building-, medicine-, bio-, and aerospace- technology".

: http://publica.fraunhofer.de/documents/N-46671.html