DE895687C - Verfahren zur Herstellung von Schichten aus Metalloxyden - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Schichten aus Metalloxyden

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DE895687C
DE895687C DES7451D DES0007451D DE895687C DE 895687 C DE895687 C DE 895687C DE S7451 D DES7451 D DE S7451D DE S0007451 D DES0007451 D DE S0007451D DE 895687 C DE895687 C DE 895687C
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DE
Germany
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layers
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oxide
aluminum
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Expired
Application number
DES7451D
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English (en)
Inventor
Norbert Muellbauer
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/0021Reactive sputtering or evaporation

Description

  • Verfahren zur Herstellung von Schichten aus Metalloxyden Inder Technik und, insbesondere in der Elektrotechnik werden häufig Schichten aus anorganischen Oxyden benötigt, .die entweder auif deim zur Bil.-dung :des Oxydes dienenden Ausgangsistoff oder ,aber auch. auf beliebigen Trägerunterlagen angebracht sind, sei es, daß sie als reine .Schutz-Schichten in der Art von korrosionsfesten Überzügen benötigt werden, oder aber, daß ihre sonstigen Eigenschaften, Wie z. B.. Isoliereigenschaften, halbleitende, Eigenschaften od. dgl. ausgenutzt werden, sollen.
  • Diese Schichten aus anorganischenOxyden sollen nun ,möglichst gleichmäßig und, homogen sein, so da:ß man zu ihrer Herstellung -auch. an Verfahren gedacht hat, wie sie sonst bei der Herstellung gleichmäßiger Sch:i-chten benutzt werden. Sehr bekannt zur Herstellung gleichmüßigerund vor allem .sehr dünner Schichten ist das soggenannte Aufdampfungswerfahren, bei dem die schichtbildenden Stoffe vorzugsweise in einem Hochiaktiu.m so weit erhitzt werden, daß sie in die Dampfphase übergehen und wobei .diese ;Dämpfe d-ann auf den gewünschten. Trägerunterlagen kondensieren und eine gleich@m!äßig :dünne Auflage bilden.
  • Dieses an sich sehr geeignete Verfahren ist nun: jedoch in dem vorliegenden Fall nicht Bohne anwendbar, da viele-,der anorganischen Oxyde einen so hohen Veridampfungapunkt besitzen, daß die fürdie Ver.d@ampfunig notwendigen Temperaturen eine Schädigung der zu bedampfenden Trägerunterlage hervorrufen. würden. Außerdem: würden, selbst wenn diese Schwierigkeiten durch Wahl bestimmter Trägerstoffe, :die den. Temperaturen gewacheen sind, überwunden werden :könnten, nicht.vieleStoffe vorhanden sein, .die sich zur Herstellung -des -sogenannten Verdampfers eignen würden, in welchem das. Verd-amipfungsgut geschmolzen und verdampft wird.
  • Bei der Untersuchung von. Aufdampfungsvorgängen wurde nun bei Aluminiumwerdampfung zur Herstellung dünnerAluminiumschichten auf Papier eine Beobachtung gemacht, deren Auswertung die Lösung .der oben gestellten Aufgabe ermöglicht, wonach ;anorganische Oxydschichten auf beliebige Trägerunterlagen in dünner Stärke äußerst gleichmäßig hergestellt werden: können. Man hatte nämlich festgestellt, daß bei einem bestimmten Alumi-.miumaufdampfungsverfahren auf dem Rapiertrüger keine metallische Aluminium- sondern eine Aluminiumoxydschicht vorhanden war. Die Erklärung lag, wie die weiteren Unrter.suchu.ngen zeigten, darin, daß, .obwohl derLuftdruck i:m Verdampfungsbehälter außerordentlich gering war, ein gew-s@ser Wasserdampfdruck, .allerdings ebenfalls nur von kleiner Größenordnung, vorhanden war, der vermutlich im wesentlichen .durch .das im Papier enthaltene Wasser entstanden war. Dieser Wasserdampf ging mit den Aluminiumatomen eine chemische Verbindung ein und bewirkte, daß nicht reines Aluminium sondern Aluminiumoxyd. auf dem Papierträger kondensierte.
  • Es läßt :sich also. danach die Regel geben, Üiber-,züge aus. anorganischen Oxyden auf beliebigen Trägerunterlagen @daidurch herzustellen, daß der zur Bildung des Oxydes Jienende Stoff in einer einen geringen oxydierenden Einfluß ausübenden Atmosphäre, vorzugsweise geringen Druckdes, verdampft wird, uni.. .daß der -so. erzeugte Dampf auf den Trägerunterlagen kondensiert wird.
  • Wie die weiteren Untersuchungen @zeigten, ist es zweckmäßig, die Verdampfung in einer Atmosphäre vorzunehmen, die Wasserdarnpf .oder Sauerstoff bei einem Druck von o,z .bis r Torr enthält. )Hiermit können bei der Verdampfung von Aluminium Aluminiumoxydschichten hergestellt werden"dieBruchteile von o,1 ,u betragen.
  • Je nach dem Zweck,der .späteren Verwendung der Oxydschicht muß nun bei .der Ausübung des. erfin,dungsgemäßerl Verfahrens ein entsprechender Ausgangsstoff und zu diesem passend der entsprechende Druck der oxydierenden Atmasph-äre gewählt werden. Wünscht man z. B. elektrisch hochisolierende Schichten, die entweder Isolationszwecken oder aber dielektrischen Zwecken dienen sollen, dann wird man Aluminium bzw. Titan vertdampfen und damit Aluminiumoxyd- oder Titanoxy.dschichten erzeugen. Diese, insbesondere dielektrischen Schichten können -nun beispielsweise ,auf Leitern des elektrischen Stromes niedergeschlagen werden und das Dielektrikunn (bilden. Sie können aber auch benutzt werden, um die Eigenschaften von anderen dielektrischen ,Stoffen zu verbessern. Beispielsweise kann man Papiere, die ja häufig als dielektrischer Stoff benutzt werden, durch eine sehr dünne Auflage von Aluminiumoxyd; porenfreier und !dürchschfagfester gestalten. - Besonderen Wert haben die in dieser Richtung verbesserten Papiere für die sogenannten Metallpapierkon.densatoren, ,bei denen :meist auch durch einen Aufdampfungsprozeß die Belegungen lauf den Papierbändern aufgebracht werden. Zur Vermeidung :von Kurzschlüssen oder stonstigen Fehlerstellen und zur besseren Regenerierfähiäkeit idieser Metallpapierkondensatoren, :die bekanntlich- bei einem Durchschlag die sehr .dünne Belegung an der Dumchschlägsstelle herum wegbrennen und dann wieder betriebsbereit sind, kann man durch die Oxydschicht die sonst normalerweise verwendete Lackzwischenschicht ersetzen und die Eigenschaften der Papierbahn, ade -d-as Aluminiumoxyd über ;bessere Eigenschaften als Lack verfügt, dadurch Weitestgehend verbessern.
  • Weiterhin sind sogenannte Elektrolytkondensatoren bekannt; bei denen als Dielektrikum eine auf einem Aluminiumgrundmetall elektrolytisch aufgewachsene Alwminiumoxydschicht dient. Diese elektrolytisch hergestellte Aluminiumoxyd-sch:i@cht besitzt bekanntlich viele Poren und Fehlerstellen, die nun, wenn man eine el.dlctrolytisch :gehandelte Aluminiumfolie :zusätzlich noch :mit .einer aufgedampften Aluminiumaxydschicht versieht, ganz wesentlich verbessert werden (kann, -so @daß: es ibei tderart verbesserten Schichten möglich erscheint, Belegungen in Form vonMetallisierungen unmittelbar auf die Aluminiumoxydschicht .aufzubringen ohne sofortige kurzschließende Verbindungen zwischen dem. Aluminiumgrundmetall und der aufmetallisierten Gegenbelegung lbefürchten zumüssen, was .bis jetzt einen12:brikations.mäßigen Bau solcher Aluminiumoxydkondensatoren unmöglich machte.
  • Es. ist nun jedoch nicht immer erwünscht, .daß die .anorganischen Oxydschichten besonders hochisolierende Eigenschaften (besitzen, vielmehr gibt es auch anorganische Oxyde, idie zum Teil sehr gute Leiter des elektrischen Stromes sind, jedoch bestimmt-, Eigenschaften. besitzen, .die auf anderen Gebieten Anwendung finden können. Beispielsweise wird hierbei an Trockengleichrichter gedacht, deren Wirkung im. wesentlichen auf eine Halbleiterschicht zurückzuführen ist. Auch Fotozellen. ibesitzen eine derartige Halbleiterschicht. Gerade die bei-den letzten Beispiele lassen erkennen, daß.:diese anorganischen Oxydsch.ichten außerordentlich gleichmüßig dicht und dabei dünn gefügt sein .müssen, urm. beste Erfolge zu zeitigen. Dies ist nun nach dem Verfahren nach der Erfindung zu .erreichen.
  • Durüber hinaus ,aber gibt es in :der Technik noch weitere Anwendungsfälle, in-. denen anorganische Qxydschic.hten !benötigt werden, und zwar 'handelt es sich um die Benutzung der schützenden; insbesondere korrosionsfesten Eigenschaften solcher Überzüge, wobei .auch wieder die verschiedensten Trägerunterlagen (benutzt werden (können. Es sei z. B. an Gebrauchsgegenstände erinnert, die ,aus Silber oder einem .anderen Straff mit einer .Silberauflage bestehen. Um das Anlaufen des Silbers durch Atmosp'härilien sowohl als auch :durch sonstige Stoffe zu verhindern, pflegt man beispielsweise Bestecke mit einer Silberoxydschichtauflage zu versehen, welche einen Immer gleichbleibenden, außerdem matten Metallschimmer hervorruft und außerdem auch die Silberauflage mechanisch besser zu schützen vermag. Auch bei solchen Gegenständen !kann die Aufbringung der anorganischen Oxydschicht gemäß der Erfindung von Vorteil sein, da sie sich äußerst schnell und gleichmäßig dicht und-, wenn: gewünscht, in sehr geringer Stänke herstellen füßt.

Claims (3)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren -zur Herstellung von Schichten aus Metalloxyden auf beliebigen, thermisch nichtbeanspruchten Trägerunterlagen, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung des Oxydes dienende Metalle in einer einen geringen oxydierenden Einfluß ausübenden Atmosphäre, vorzugs@weise geringen Druckes, verdampft werden und @daß der so. erzeugte Dampf auf den Trägerunterlagen :kondensiert wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der das Oxyd bildende Stoff in einer Atmosphäre aus Wasserdampf oder Sauerstoff bei eineue Druck zwischen o,i Ibis i Torr verdampft wird.
  3. 3. Verfahren nach Ansprüchen i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als oxydbi@ldender Stoff Aluminium oder Titan verdampft wird. q.. Anwendung des Verfahrens nach .Ansprüchen i bis 3 bei Verwendung von solchen Ausgangsstoffen, deren Oxyde hochisolierend sind, zur Erzeugung von dielektrischen Schichten entweder au,f Leitern oder zur Verbesserung .der Eigenschaften von dielektrischen Trägerunterlagen. Anwendung des Verfahrens nach Ansprüchen i bis 3 bei Anwendung von Aluminium als oxydbildenden Stoff zur Verbesserung von el-elctrolytisch erzeugten Aluminiumoxydschichten. 6. Anwendung des Verfahrens nach Ansprüchen i bis 3 bei Verwendung solcher Ausgangsstoffe, deren Oxyde Halbleitereigenschaften aufweisen,. zur Erzeugung von Halbleiterschicht,en, wie bei Trockengleichrichtern, Fotozellen od. d,gl. 7. Anwendung des Verfahrens nach Ansprüchen i bis 3 zur Erzeugung von Schutzschichten b.z@w. korrosionsfesten Schichten auf beliebigen Gegenständen.
DES7451D 1941-11-11 1941-11-11 Verfahren zur Herstellung von Schichten aus Metalloxyden Expired DE895687C (de)

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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1079588B (de) * 1955-03-09 1960-04-14 Heberlein & Co Ag Verfahren zur Erzeugung von Farbeffekten auf textilen Flaechengebilden unter Hochvakuumaufdampfung
DE1125091B (de) * 1959-11-16 1962-03-08 Steatit Magnesia Ag Verfahren zur Herstellung duenner ferrimagnetischer Schichten mit uniaxialer Anisotropie und weitgehend rechteckfoermiger Hystereseschleife und ihre Verwendung als magnetische Schalt- und Speicherelemente
DE1159529B (de) * 1961-01-25 1963-12-19 Siemens Ag Isolierschicht zwischen elektrischen Leitern
DE1211890B (de) * 1960-09-30 1966-03-03 Siemens Ag Verfahren zum Herstellen magnetischer Schichten durch Aufdampfen von Metallen oder Legierungen im Hochvakuum
DE1262733B (de) * 1959-08-13 1968-03-07 Siemens Ag Verfahren zum Herstellen von gegen das Anlaufen bestaendigen Silberoberflaechen durch Aufbringen eines lichtdurchlaessigen Metallueberzuges
DE1521507B1 (de) * 1966-09-13 1970-02-12 Siemens Ag Verfahren zum Aufdampfen eines Isolierstoffes auf einen Traeger durch gebuendelte Elektronenstrahlen
DE4242490C1 (de) * 1992-12-16 1994-06-16 Fraunhofer Ges Forschung Verfahren zur reaktiven Vakuumbehandlung

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