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Dissertation zugänglich unter
URN: urn:nbn:de:bsz:291-scidok-21415
URL: http://scidok.sulb.uni-saarland.de/volltexte/2009/2141/


Homo- und heteroleptische Übergangsmetall- und Lanthanoidverbindungen und deren Einsatz in der Materialforschung

Homo- and heteroleptic transition- and lanthanide metal precursors and their application in material science

Altmayer, Jessica

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SWD-Schlagwörter: CVD-Verfahren , Metallorganische Verbindungen , Biokompatibilität , Beschichtung
Freie Schlagwörter (Deutsch): Precursordesign , TiO2 , ZrO2 , funktionelle Beschichtungen , Osteoblasten
Freie Schlagwörter (Englisch): precursordesign , TiO2 , ZrO2 , functional coatings , osteoblasts
Institut: Fachrichtung 8.1 - Chemie
Fakultät: Fakultät 8 - Naturwissenschaftlich-Technische Fakultät III
DDC-Sachgruppe: Chemie
Dokumentart: Dissertation
Hauptberichter: Mathur, Sanjay (Prof. Dr.)
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 01.04.2009
Erstellungsjahr: 2008
Publikationsdatum: 28.04.2009
Kurzfassung auf Deutsch: Zur Entwicklung und Herstellung neuartiger funktioneller und technologisch relevanter Beschichtungssysteme besitzt die molekülbasierte chemische Gasphasenabscheidung (MBCVD) vielfältiges Potential. Dabei nimmt die thermische Zersetzung des Precursormoleküls zur Filmbildung eine Schlüsselposition ein. Um nun die Auswirkungen des molekularen Designs von metallorganischen Precursorverbindungen durch Ligandenmodifikation auf die resultierenden Materialeigenschaften zu untersuchen, wurden im Rahmen dieser Dissertation mittels CVD unter Verwendung verschiedener homo- und heteroleptischer Precursorsysteme dünne Filme abgeschieden. Die an den resultierenden Beschichtungen durchgeführten Untersuchungen bzgl. Morphologie, chemischer Zusammensetzung und Phasenevolution geben Aufschluss über die Korrelation von Precursormolekül, Prozessparametern und Materialeigenschaften, wodurch die Kontrolle der Schichtkonstitution allein durch gezieltes Precursordesign ermöglicht wird. In diesem Zusammenhang wurden nanokristalline Zirkoniumcarbonitrid (Zr-C-N) und Zirkoniumoxid (ZrO2) Schichten aus Zr(NEt2)4, einem Zr(NEt2)4/Et2NH Gemisch, bzw. Zr(OtBu)4 auf Stahl- und Siliziumsubstraten erzeugt und bezüglich der mechanischen Eigenschaften bei variierten Prozessbedingungen untersucht. Neuartige heteroleptische Übergangsmetallprecursoren Zr(OtBu)2{N(SiMe3)2}2, Hf(OtBu)2{N(SiMe3)2}2, [Ti(OtBu)2N(SiMe3)2ClLiN(SiMe3)2]2 und Zr(OtBu)2(NiPr2)2 konnten durch Einkristallröntgenstrukturanalyse vollständig charakterisiert und im thermischen CVD-Verfahren eingesetzt werden. Außerdem ermöglichte die Verwendung homoleptischer (Ti(OtBu)4 und Ti(OiPr)4) sowie heteroleptischer Titanverbindungen der allgemeinen Form XTi(OiPr)3, (X = Cl, Me, NMe2, NEt2, NiPr2, C5H5, OtBu und N(SiMe3)2) die Untersuchung des Einflusses der Ligandensphäre auf die Erzeugung von TiO2-Filmen. Im Falle der ZrO2- Zr-C-N- sowie TiO2- Filme erfolgte eine Evaluation von Zell-Oberflächen-Wechselwirkungen. Darüber hinaus wurden metallorganische Moleküle der Lanthanoide, [Nd(OiPr){N(SiMe3)2}2]2, [Ce(OiPr){N(SiMe3)2}2]2, [Eu(Mal)3]2, ErN(SiMe3)2(Mal)2, [Nd{OCH(CF3)2}3(H2O)2]2 und Er3O(OSiMe3)7(HOSiMe3)(THF)2 synthetisiert und strukturell aufgeklärt. Diese Synthesen erfolgten ebenfalls unter dem Aspekt der Generierung einer heteroleptischen Ligandensphäre.
Kurzfassung auf Englisch: Thin film deposition by molecule-based chemical vapor growth techniques shows great potential for the development and synthesis of new functional coating systems of technological interest. In a CVD-process the thermolysis reaction of a precursor molecule has the major impact on the film formation. The influence of molecular precursor design by ligand modification on resulting material properties, such as morphology, chemical composition and crystallinity was elaborated. In addition studies on the impact of molecular constitution and process parameter on the resulting film quality were performed using various homo- and heteroleptic precursor systems. The results demonstrated the control of resulting material- and film properties by specific precursor design. In this context nanocrystalline zirconium carbonitride (Zr-C-N)- and zirconium oxide (ZrO2)-films were deposited by MBCVD of Zr(NEt2)4, a mixture of Zr(NEt2)4/Et2NH and Zr(OtBu)4 on iron and Si(100), respectively, while the evolution of the mechanical properties was analyzed upon parameter variations. Moreover new heteroleptic transition metal precursors Zr(OtBu)2{N(SiMe3)2}2, Hf(OtBu)2{N(SiMe3)2}2, Zr(OtBu)2(NiPr2)2 and [Ti(OtBu)2N(SiMe3)2ClLiN(SiMe3)2]2 were structurally characterized and used in a thermal CVD process. Various homo- (Ti(OtBu)4 and Ti(OiPr)4) and heteroleptic titanium precursors of the general formula XTi(OiPr)3 (X = Cl, Me, NMe2, NEt2, NiPr2, C5H5, OtBu and N(SiMe3)2) were synthesized and the impact on the precursor-dependent coating properties was investigated in detail. Morphology, chemical composition and phase evolution of the CVD deposits were explored, while ZrO2, Zr-C-N as well as TiO2 showed interesting cell-surface-interactions. Besides transistion metal complexes metal organic lanthanide compounds [Nd(OiPr){N(SiMe3)2}2]2, [Ce(OiPr){N(SiMe3)2}2]2, [Eu(Mal)3]2, ErN(SiMe3)2(Mal)2, [Nd{OCH(CF3)2}3(H2O)2]2, and Er3O(OSiMe3)7(HOSiMe3)(THF)2 were synthesized and structurally characterized, while we focused on formation of heteroleptic molecules showing low tendency to oligomerisation.
Lizenz: Veröffentlichungsvertrag für Dissertationen und Habilitationen der Fakultät 8

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