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C. Tscherne:
"Hochtemperaturbenetzung von Aluminiumoxid auf Refraktärmetallen";
Betreuer/in(nen): C. Eisenmenger-Sittner; Festkörperphysik, 2016; Abschlussprüfung: 20.09.2016.

Das Benetzungsverhalten von Flüssigkeiten auf Festkörperoberflächen ist in vielen Forschungsgebieten von Interesse. Dem Endverbraucher bekannt sind vor allem Anwendungen aus der Materialforschung, wie effiziente Schmiermittel und wasser- und schmutzabweisende Schichten. Die Anwendungsgebiete in der Industrie sind weitaus vielfältiger. Neben der Materialforschung ist das Benetzungsverhalten von Flüssigkeiten beispielsweise im Bereich der gedruckten Elektronik in der Dünnschichttechnologie oder auf dem Gebiet der Kristallzüchtung, bei Kristallziehverfahren aus der Schmelze, wie z.B. bei der Herstellung hochreiner Silizium-Wafer von entscheidender Bedeutung. Eine Charakterisierung des Benetzungsverhaltens erfolgt durch die Angabe des Kontaktwinkels, den ein Flüssigkeitstropfen auf der zu benetzenden Oberfläche einnimmt.
In dieser Arbeit wird die Benetzung von Refraktärmetallen, Refraktärmetalllegierungen und speziell oberflächenbehandelten Refraktärmetallen durch Aluminiumoxid (Al2O3) untersucht. Alle vermessenen Proben wurden von der Firma Plansee SE bereitgestellt. Die Hochtemperatur-Kontaktwinkelmessanlage des Instituts für Festkörperphysik der TU Wien wurde um die Möglichkeit, Messungen unter Gasatmosphären durchzuführen, erweitert. Eine Temperaturmessung mittels Thermoelement wurde implementiert und für die gesamte Versuchsanlage eine intuitive und übersichtliche Instrumentierung in der Systemdesignsoftware Labview erstellt. In insgesamt 96 Einzelmessungen wurden 16 verschiedene Substrattypen benetzt. Für jeden Substrattyp wurden Messungen in Vakuum und 900mbar Argonumgebung durchgeführt, um den Einfluss der Gasatmosphären auf das Benetzungsverhalten zu untersuchen. Die 16 Substrattypen lassen sich in neun Materialklassen einordnen, wovon sich sieben zusätzlich hinsichtlich ihrer Oberflächenbeschaffenheit in raue und glatte Proben unterteilen lassen. Nicht für alle untersuchten Proben ließen sich Benetzungswinkel bestimmen. Speziell im Fall der beschichteten Substrate kam es zu Effekten, die das Ausbilden eines gleichmäßigen Tropfens verhinderten. Um ein besseres Verständnis über die auftretenden Phänomene zu erhalten, wurden ausgewählte Proben zusätzlich am Rasterelektronenmikroskop der Serviceeinrichtung für Transmissionselektronenmikroskopie der TU Wien untersucht.