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Phasenbildung in Metall-Halbleiterkontaktschichten und Präparationstechnik für TEM-Untersuchung
(1995)
The resistance of structural steels against corrosion in CO2-H2O and CO2-H2O-O2
atmospheres at temperatures above 550°C was observed with high magnification methods.
The test atmosphere is the basic composition of an oxyfuel coal combustion atmosphere. The
analytical information base was applied to develop reaction schemes for the oxidation of
steels. It was demonstrated that the formation of phases and the kinetics of oxidation reactions
in this atmospheres is affected by the formation of intermediate iron hydroxide and a high
carbon activity. In the temperature regime above 550°C the thermal equilibrium between H2O,
CO2 and Fe reacted and formed CO. CO triggers the formation of FeO and carbides and
increases the reaction kinetics. Porosity at the interface is established by gaseous phases
such as Fe(OH)2 or H2O. H2 formation is not limited to the steel - oxide interface but can occur
in the whole oxide scale. Examples of the experimental results were compared with a
thermodynamic approach. The objective of the work was to derive qualitative rules of the basic
corrosion reactions.
Transmission electron microscopy study of rapid thermally annealed Pd/Ge contacts on In0.53Ga0.47As
(1996)
Phase formation in rapid thermally annealed Pd/Ge contacts on In0.53Ga0.47As has been investigated by means of cross-sectional transmission electron microscopy, convergent-beam electron diffraction, and energy-dispersive x-ray analysis. Solid-phase regrowth is observed to occur similarly as in Pd/Ge contacts on GaAs or InP. The reaction starts at low temperatures with the formation of an amorphous Pd–In–Ga–As layer, which crystallizes at elevated temperatures yielding hexagonal Pd4In0.53Ga0.47As being first described in this work. At temperatures .250 °C, this phase decomposes due to epitaxial solid-phase regrowth of In0.53Ga0.47As and formation of Pd–Ge phases. The stable composition is reached at temperatures .350 °C with excess Ge diffused through top Pd–Ge to the contact interface and growing epitaxially on the semiconductor.
Platinum does not form any adherent oxides and can be easily wetted by tin-based solders. Platinum is also an available metallization in semiconductor laboratories. Therefore we investigated the diffusion of platinum thin-film metallizations into eutectic tin–lead solder by using a high-resolution secondary ion mass spectroscopy (SIMS) profiling from the back side. It is shown that an intermetallic phase (PtSn4) is formed during soldering, which controls the consumption of platinum during soldering and in operation. The consumption of platinum follows the well-known parabolic diffusion law. The activation energy of this process is 0.63 eV. Even at extended heating cycles of 2 min at 250°C, 190 nm from the original 300 nm of the platinum film remain undissolved. This high stability makes platinum a very attractive thin-film metallization for flip-chip (FC) bonding of new microsystems.
Die volle Leistung einer auf Reibung basierenden Bremse wird erst nach einem Einlaufvorgang erreicht. Dieser ist notwendig, um auf Belag und Scheibe eine sogenannte Reibschicht aufzubauen. Da diese Zwischenschicht das Reibungsverhalten des Systems maßgeblich bestimmt, ist es wichtig, sich Klarheit über ihre chemische Zusammensetzung, Mikrostruktur und die daraus resultierenden Eigenschaften zu verschaffen.
Als Basismaterial diente ein phenolharzgebundener Belag Jurid 57-62, der mit verschiedenen Parametern (Flächenpressung und Umdrehungsgeschwindigkeit) gegen eine Stahlscheibe getestet wurde. Es wurden Dauerbremsungen von jeweils einer Stunde bzw. bis zu einem maximalen Belagverschleiß von 1 mm simuliert, wobei die Entwicklung der Reibzahl und die Oberflächentemperatur der Scheibe registriert wurde.
Zur Analyse der Reibschichten auf dem Bremsbelag wurden mehrere Methoden parallel angewandt. So wurden Verschleißpartikel, die aus der Reibschicht stammen, gesammelt bzw. abgekratzt und nach Dispergieren auf Kohlefolien direkt im Transmissionselektronenmikros-kop (TEM) untersucht. Ferner wurden von einigen ausgesuchten Belagproben Mikrotom-schnitte sowie dünne Querschnittsfolien für die TEM-Untersuchung präpariert, um den Verbund Reibschicht-Grundmaterial darstellen zu können. Als Ergänzung wurden ferner oberflächenmorphologische und –analytische Verfahren wie REM/EDX und ESCA eingesetzt.
Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Reibschicht nanokristallin ist, und dass fast alle anorganischen Bestandteile des Bremsbelags sowie Eisenoxid von der Bremsscheibe in sehr fein verteilter Form vorliegen. Bei Belägen ohne Metallanteil bildet eine Barium-Eisen-Sulfatphase offenbar die Grundstruktur der Reibschicht, während auf eisenhaltigen Belägen Eisenoxid dominierend ist. Die nanokristalline Mikrostruktur entsteht, ähnlich wie beim mechanischen Legieren, durch einen Mahlvorgang von Verschleißpartikeln zwischen den Reibpartnern. Bei Überlastung des Belags tritt Zersetzung der Polymer-Bindephase ein, was zu einem raschen Anstieg der Verschleißrate führt.