Kontaktwerkstoff und Verfahren zu dessen Herstellung

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Kontaktwerkstoff in Form einer Schicht mit Chalkogeniden von Übergangsmetallen der Gruppen IVa bis VIa des Periodischen Systems der Elemente (PSE) auf einem Substrat, ein Verfahren zu dessen Herstellung, seine Verwendung für elektrische Kontakte und einen elektrischen Kontakt.

[0002] Die spezifischen Einsatzbedingungen elektrischer Kontakte und die daraus resultierenden Werkstoffanforderungen haben zur Folge, daß für die meisten Kontaktsysteme vorzugsweise Kontaktwerkstoffe auf Edelmetallbasis eingesetzt werden. Der technische Fortschritt, insbesondere in der Elektronik und Elektrotechnik, erfordert nun eine Bereitstellung von Edelmetallen in ständig steigenden Mengen, der nur ein begrenztes und stark rückläufiges Aufkommen an Edelmetallen auf dem Weltmarkt gegenübersteht. Der Einsatz und die Weiterentwicklung von Kontaktwerkstoffen sind deshalb vor allem bestimmt von der Notwendigkeit zur Substitution von Edelmetallen, was durch Herabsetzung des Legierungsanteils, durch geometrische Minimierung des Kontaktvolumens und durch Entwicklung neuer Kontaktwerkstoffe, die ohne Edelmetalle auskommen, erreicht werden kann. Aus diesem Grund werden heute z.B. Kontaktwerkstoffe auf Basis hochschmelzender Metalle wie Wolfram, Molybdän und Rhenium eingesetzt, die sich neben ihren hohen Schmelzpunkten durch hohe Härte und Festigkeit auszeichnen, was eine hohe Verschleiß- und Abbrandfestigkeit der aus ihnen hergestellten Kontakte zur Folge hat. Mit dem Einsatz von reinen hochschmelzenden Metallen als Kontaktwerkstoff sind jedoch gewisse Probleme verbunden.

[0003] Reine Wolframkontakte sind im Hinblick auf ihre Strombelastbarkeit infolge der geringen elektrischen Wärmeleitfähigkeit nur begrenzt einsetzbar, außerdem ist Wolfram gegenüber Sauerstoff oberhalb einer Temperatur von 400 °C unbeständig und es bilden sich beim Schalten an Luft oxidische Fremdschichten, die zu einem Fremdschichtwiderstand und damit zu einer Erhöhung des Kontaktwiderstandes führen. Für eine sichere Kontaktgabe sind deshalb Kontaktkräfte von wenigstens 1 N erforderlich, oder es ist eine reibende Betätigung der Kontakte vorzusehen. Die Herstellung des Ausgangshalbzeugs für Wolframkontakte erfolgt pulvermetallurgisch durch Pressen und Sintern von Pulver, aufgrund der geringen Duktilität und der hohen Festigkeit ist die mechanische Bearbeitung von Wolfram jedoch schwierig.

[0004] Molybdän erreicht, bedingt durch seine physikalischen Eigenschaften, nicht die herausragenden Kontakteigenschaften von Wolfram. Es wird als billigeres Metall jedoch für solche Fälle bevorzugt, die den Einsatz von Wolfram nicht unbedingt erforderlich machen.

[0005] Aus der US 3 482 202 ist bereits eine selbstschmierende Kontaktstruktur bekannt, die aus einem gut leitfähigen Substrat und einer selbstschmierenden Kontaktoberfläche besteht. Die Kontaktoberfläche ist ein Verbundwerkstoff aus einer sehr gut leitenden, metallischen Komponente und einer festen, schmierenden Komponente.

[0006] Die feste, schmierende Komponente ist vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Silber, Legierungen auf der Basis von Silber, sowie Kupfer und Legierungen auf der Basis von Kupfer.

[0007] Die feste, schmierende Komponente ist vorzugsweise ausgewählt aus den Gruppen bestehend aus Graphit, Molybdänsulfid, Niobdisulfid, Niobdiselenid, Tantaldisulfid und Titanditellurid. Beispielsweise hatte die Kontaktoberfläche die Zusammensetzungen 92,8 % Ag, 7,2 % MoS₂ oder 95,6 % Ag, 4,4 % MoS₂ oder 97,7 % Ag, 2,3 % MoS₂.

[0008] Der Verbundwerkstoff wird durch Plasmaspritzen der Komponenten oder eines Komponentengemisches hergestellt. Dieser Verbundwerkstoff hat den Nachteil, daß die selbstschmierende Komponente sehr schlecht leitfähig ist und daß er relativ teuer ist.

[0009] Plasmaspritzen als Herstellungsverfahren für die obigen Verbundstoffe hat den Nachteil, daß das Verhältnis der beiden Komponenten in den gespritzten Schichten nur schwer konstant und reproduzierbar erhalten werden kann.

[0010] Die EP-A-074630 offenbart Substrat/Deckschicht-Kombinationen, bei denen das Substrat aus einem Übergangsmetall der Gruppe IVa bis VIa des PSE bestehen kann und die Deckschicht aus dem zugehörigen Sulfid oder Selenid besteht. Diese Schichtwerkstoffe werden durch in situ-Reaktion des Substratmetalls mit einer chalkogenhaltigen Phase hergestellt. Es werden jedoch keine Hinweise auf einen Modifizierung der Struktur der Deckschichten zur Verbesserung der elektrischen Leitfähigkeit gegeben. Es findet sich auch kein Hinweis auf die Notwendigkeit einer Leitfähigkeitsverbesserung.

[0011] Im CANADIAN JOURNAL OF PHYSICS 46, (1968), 719 ff.,
Werden experimentelle Ergebnisse der Untersuchungen an den Metallen Ag, Au, Ti und W auf S. 721, SP. 1.z. 15-25, in 3 Fälle aufgeteilt. Im Fall (1) geht der Widerstand durch das Ionenbombardement kurzfristig zurück, steigt aber nach einiger Zeit wieder auf den ursprünglichen Wert. In den Fällen (2) und (3) steigt der Widerstand von Anfang an erheblich. Dies wird durch Schäden an der Schicht bzw. durchs Sputtern (Ablösen) der Schicht erklärt. Es ist daher ganz überraschend, daß bei den erfindungsgemäßen Schichten von Chalkogeniden der Übergangsmetalle aus der Gruppe IVa bis VIa durch den Teilchenbeschuß der Widerstand um mehrere Zehnerpotenzen sinkt und die Struktur der Schichten im Sinne einer Dichterhöhung verbessert wird.

[0012] Die US-A-3482202 offenbart Kontakte mit einem beliebigen Substrat und einer selbstschmierenden Kontaktschicht, die ein Verbund aus einer sehr gut leitenden metallischen Komponenten und einer festen schmierenden Komponente ist. Die sehr gut leitende metallische Komponente wird vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe, die besteht aus Silber, Silberlegierungen, Kupfer und Kupferlegierungen. Die feste, schmierende Komponente wird vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe die besteht aus Graphit, Molybdändisulfid, Niobdisulfid, Niobdiselenid, Tantaldisulfid, Titanditellurid. Diese Entgegenhaltung wird als nächster Stand der Technik angesehen, weil sie Kontaktschichten aus verschiedenen Chalkogeniden von Übergangsmetallen der Gruppe IVa bis Vb offenbart auf einem beliebigen Substrat und sich diese Entgegenhaltung bereits die Aufgabe stellt, Kontaktwerkstoffe bereitzustellen, die neben sehr niedrigen Gleitreibungskoeffizienten auch relativ niedrige Werte für den Kontaktwiderstand aufweisen.

[0013] Die GB-A-2056177 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von Kontaktwerkstoffen auf der Basis von binären und ternären Legierungen von Cu, W, Mo, Ag, Cr, Ge, usw. Vorzugsweise werden Kupferlegierungen verwendet. Die Legierungsbildung erfolgt durch Ionenimplantation von bekannten Legierungsmaterialien wie Cr, Fe, Zr, Ti, V, Ge, Co, Si, Ni, Ta, W, Mo und deren Kombinationen. Auch hier wird jedoch der elektrische Widerstand der Ursprungsschichten durch die Ionenimplantation heraufgesetzt und nur dadurch, daß durch die Ionenimplantation die Bildung von sehr dünnen Legierungsschichten auf dem Kupfer möglich ist, wird die Leitfähigkeit des Kupfers nur wenig beeinflußt. Nach Seite 1 Zeile 27 bis Seite 2 Zeile 1 ist die Verwendung von Material mit schmierenden Eigenschaften ausdrücklich ausgeschlossen. Aus dieser Entgegenhaltung entnimmt der Fachmann weder, daß Chalkogenide der Übergangsmetalle der Nebengruppen IVa bis VIa als Kontaktwerkstoffe besonders geeignet sind, noch daß die Struktur von aus diesen Chalkogeniden hergestellten Schichten durch Teilchenbeschuß modifiziert werden kann, um den Kontaktwiderstand um mehrere Größenordnungen zu verringern.

[0014] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Kontaktwerkstoffe mit Chalkogeniden der Übergangsmetallen der Gruppen IVa bis VIa des PSE bereitzustellen, aus denen auf wirtschaftliche Weise Dünn- und Dickschichtkontakte beliebiger Konfiguration herstellbar sind, die die oben genannten Nachteile nicht aufweisen und die den besonderen Vorzug haben, daß sie niedrige Kontaktwiderstände mit sehr niedrigen Gleitreibungskoeffizienten verbinden.

[0015] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Struktur der Schicht durch Teilchenbeschuß modifiziert ist.

[0016] Für den Kontaktwerkstoff gemäß der Erfindung sind die Chalkogenide, vorzugsweise der Übergangsmetalle Titan, Zirkon, Hafnium, Vanadium, Niob, Tantal, Chrom, Molybdän und/oder Wolfram, aus den Chalkogenen Schwefel, Selen und/oder Tellur gebildet, wobei vorteilhafterweise in die Chalkogenid-Schicht Ionen einer Implantationsenergie im Bereich von 0,5 keV bis 400 keV und einer Dosis im Bereich von 10¹⁵ bis n x 10¹⁸/cm² implantiert sind. Nach weiteren vorteilhaften Ausgestaltungen des Kontaktwerkstoffes gemäß der Erfindung sind Inertgasionen, vorzugsweise Stickstoffionen, oder Edelgasionen, vorzugsweise Argonionen, in die Chalkogenid-Schicht implantiert.

[0017] Ein Verfahren zur Herstellung eines Kontaktwerkstoffes in Form einer durch Chemical oder Physical Vapour Deposition auf einem Substrat abgeschiedenen Schicht aus Chalkogeniden von Übergangsmetallen der Gruppen IVa bis VIa des Periodischen Systems der Elemente (PSE) ist dadurch gekennzeichnet, daß die Struktur der Schicht durch Teilchenbeschuß modifiziert wird.

[0018] Schichten aus Chalkogeniden von Übergangsmetallen besitzen sehr niedrige Gleitreibungskoeffizienten, weisen jedoch einen relativ hohen Kontaktwiderstand R_K auf, so daß sie als Kontaktwerkstoff nicht gut geeignet sind. Überraschenderweise wurde jedoch gefunden, daß die Werte für den Kontaktwiderstand R_K um bis zu drei Größenordnungen verringert werden können, wenn die Struktur der Chalkogenid-Schichten während oder nach Aufbringen auf ein Substrat modifiziert wird, was vorteilhafterweise durch einen Teilchenbeschuß, vorzugsweise durch Ionenimplantation, erreicht werden kann.

[0019] Dieser Effekt beruht nicht auf einer Dotierung des Schichtmaterials mit Fremdionen, wie es z.B. aus der Halbleitertechnologie bekannt ist. Die Verringerung des Kontaktwiderstandes der erfindungsgemäßen Schichten ergibt sich auch bei Beschuß mit Ionen von Elementen, die gemeinhin nicht zu Dotierungszwecken eingesetzt werden, z.B. Edelgas- oder Inertgasionen. Es kann angenommen werden, daß die Verbesserung der elektrischen Leitfähigkeit oder die Herabsetzung des Kontaktwiderstandes von Chalkogenid-Schichten eine Folge von Strukturveränderungen der Schichten nach einem Teilchenbeschuß ist. Nach einem Beschuß mit z.B. hochenergetischen Ionen zeigte sich bei Untersuchungen an im Rahmen der vorliegenden Erfindung hergestellten Schichten eine Erhöhung der Dichte der Schichten um bis zu 40 %.

[0020] Nach einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens gemäß der Erfindung wird der Teilchenbeschuß während des Aufbringens der Schicht durchgeführt. Für diesen Fall ergibt sich der Vorteil, daß auch Schichten größerer Dicke, vorzugsweise einer Schichtdicke im Bereich von 0,1 bis 10 »m, in ihrer Struktur modifiziert werden können, wozu vorteilhafterweise niederenergetische Ionen einer Implantationsenergie im Bereich von 0,5 keV bis 100 keV und einer Dosis im Bereich von 10¹⁵ bis n x 10¹⁸/cm², vorzugsweise einer Dosis im Bereich von 3 x 10¹⁵ bis 10¹⁶/cm², eingesetzt werden.

[0021] Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens gemäß der Erfindung wird der Teilchenbeschuß nach Aufbringen der Schicht durchgeführt. Dieses Verfahren ist besonders geeignet, wenn Schichten geringerer Dicke, vorzugsweise im Bereich von einer Monolage bis 2 »m, in ihrer Struktur modifiziert werden sollen.

[0022] Vorteilhafterweise erfolgt dies mittels Implantation von höherenergetischen Ionen einer Implantationsenergie im Bereich von 50 keV bis 400 keV und einer Dosis im Bereich von 10¹⁵ bis n x 10¹⁸/cm², vorzugsweise einer Dosis im Bereich von 3 x 10¹⁵ bis 10¹⁶/cm².

[0023] Nach vorteilhaften Weiterbildungen der Erfindung werden Inertgasionen, vorzugsweise Stickstoffionen, oder Edelgasionen, vorzugsweise Argonionen, in die Chalkogenid-Schicht implantiert.

[0024] Nach weiteren vorteilhaften Ausgestaltungen des Verfahrens gemäß der Erfindung wird die Chalkogenid-Schicht durch Kathodenzerstäubung hergestellt, wobei der Abscheidungsprozess vorteilhafterweise Magnetfeld-unterstützt, also unter Einsatz eines Magnetrons, durchgeführt werden kann. Die Chalkogenid-Schichten können jedoch auch mittels anderer Verfahren, die zum Abscheiden von dünnen oder dicken Schichten bekannt sind, abgeschieden werden. Zu denken ist hier insbesondere an eine Abscheidung mittels Chemical Vapour Deposition, wie Plasma-unterstützte Abscheidung aus der Gasphase, an reaktive Kathodenzerstäubung, an Plasma-unterstützte Abscheidung aus der Gasphase, an Aufdampfverfahren, an Ionenplattierungsverfahren mit einer hohen Vorspannung am Substrat oder an eine Ionisierung des abzuscheidenden Schichtmaterials im Lichtbogen, gegebenenfalls in einer reaktiven Gasphase aus z.B. Schwefelwasserstoffgas oder Schwefel in der Gasphase.

[0025] Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß Kontaktwerkstoffe bereitgestellt werden, die keine Edelmetalle benötigen, aus denen auf wirtschaftlich günstige Weise Kontakte beliebiger Konfiguration hergestellt werden können und die besonders niedrige Gleitreibungskoeffizienten, auch im Vakuum, aufweisen, was für die Herstellung von z.B. Kontakten, die einer mechanischen Schiebe- oder Schleifbeanspruchung ausgesetzt werden sollen, sehr günstig ist.
Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Kontaktwerkstoffe und der aus ihnen hergestellten Kontaktschichten ist, daß ihr Kontaktwiderstand weniger als bei Kontakten aus reinen unedlen Metallen durch einen Fremdschichtwiderstand infolge Ausbildung von Fremd- oder Deckschichten durch z.B. oxidierende Einwirkung des umgebenden Mediums in unerwünschter Weise erhöht wird.
Die erfindungsgemäßen Schichten zeigen eine besonders gute Haftfestigkeit auf Stahlsubstraten, haftverbessernde Zwischenschichten sind hier nicht erforderlich.
Ein weiterer erheblicher Vorteil aus ökonomischer Sicht ist darin zu sehen, daß sowohl der für die Herstellung der Chalkogenid-Schichten vorzugsweise vorgesehene Kathodenzerstäubungsprozeß als auch der für die Strukturveränderung der Chalkogenid-Schichten vorzugsweise vorgesehene Ionenimplantationsprozeß mit kommerziell erhältlichen Maschinen ausführbar ist.

[0026] Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben und in ihrer Wirkungsweise erläutert.

[0027] Zur Ausbildung der Chalkogenid-Schichten kommen Chalkogenide der Übergangsmetalle Titan, Zirkon, Hafnium, Vanadium, Niob, Tantal, Chrom, Molybdän und/oder Wolfram in Betracht, wobei es sich nicht um stöchiometrische Chalkogenide handeln muß. Es wurden z.B. dünne MoS_x-Schichten mit x = 1,5 bis 2,1 in Schichtdicken im Bereich von 0,11 bis 0,43 »m im Hinblick auf ihre Gleitreibungskoeffizienten und ihre Kontaktwiderstände untersucht.

[0028] Als Ausführungsbeispiel wird die Herstellung einer MoS_1,8-Schicht auf einem Substrat aus 100 Cr₆-Stahl mittels HF-Kathodenzerstäubung bei einer Leistung von 6 W/cm² beschrieben. Zur Herstellung von derartigen Schichten werden folgende Parameter eingesetzt:

1. Ionenätzen des Substrates in einer Argonatmosphäre über eine Dauer von 10 min;

2. MoS_1,8-Abscheidung durch Kathodenzerstäubung eines Targets der Zusammensetzung MoS_2,2 in einer Atmosphäre aus Argon eines Drucks von 3 x 10⁻² mbar.

Die Abscheidedauer betrug zur Herstellung einer 0,11 »m dicken Schicht 6 min, zur Herstellung einer 0,43 »m dicken Schicht 20 min.

[0029] Nach Beendigung des Abscheidungsprozesses wurden die erhaltenen Schichten unter Anwendung einer Hochstrom-Ionenimplantationsanlage mit Argon- oder Stickstoffionen beschossen:

Implantationsparameter für Argon:

[0030] 

Schichtdicke 0,43 »m:	Implantationsenergie	150 keV
	Dosis	3x 10¹⁵/cm²
	Implantationsenergie	400 keV
	Dosis	1x 10¹⁶/cm²

Implantationsparameter für Stickstoff:

[0031] 

Schichtdicke 0,11 »m:	Implantationsenergie	150 keV
	Dosis	1x 10¹⁶/cm²
Schichtdicke 0,43 »m:	Implantationsenergie	100 keV
	Dosis	1x 10¹⁶/cm²
	Implantationsenergie	150 keV
	Dosis	3x 10¹⁵/cm²
	Implantationsenergie	150 keV
	Dosis	1x 10¹⁶/cm²

[0032] Anstelle von Argon- oder Stickstoffionen können z.B. auch Silicium- oder Wasserstoffionen in die Chalkogenid-Schichten implantiert werden. Die Implantationsparameter sind im Rahmen des vorliegenden Verfahrens vom Fachmann ohne Schwierigkeiten ermittelbar.

[0033] In der nachfolgenden Tabelle sind die Werte für den Reibungskoeffizienten » und die Werte für den Kontaktwiderstand R_K vor und nach einer Ionenimplantion für unterschiedliche Chalkogenid-Schichten angegeben.
Die Werte für den jeweiligen Kontaktwiderstand wurden mittels einer Gegenelektrode aus Gold gemessen.

Ansprüche

1. Kontaktwerkstoff in Form einer Schicht aus Chalkogeniden von Übergangsmetallen der Gruppen IVa bis VIa des Periodischen Systems der Elemente (PSE) auf einem Substrat,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Struktur der Schicht durch Teilchenbeschuß modifiziert ist.

2. Kontaktwerkstoff nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß in die Chalkogenid-Schicht Ionen einer Implantationsenergie im Bereich von 0,5 keV bis 400 keV und einer Dosis im Bereich von 10¹⁵/cm² bis n x 10¹⁸/cm² implantiert sind.

3. Kontaktwerkstoff nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß in die Chalkogenid-Schicht Ionen einer Dosis im Bereich von 3 x 10¹⁵/cm² bis 10¹⁶/cm² implantiert sind.

4. Kontaktwerkstoff nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß Inertgasionen, vorzugsweise Stickstoffionen, in die Chalkogenid-Schicht implantiert sind.

5. Kontaktwerkstoff nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß Edelgasionen, vorzugsweise Argonionen, in die Chalkogenid-Schicht implantiert sind.

6. Kontaktwerkstoff nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die Chalkogenid-Schicht eine Dicke im Bereich von einer Monolage bis 10 »m hat.

7. Kontaktwerkstoff nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Chalkogenid-Schicht eine Dicke im Bereich von 0,1 bis 10 »m, vorzugsweise 0,1 bis 2 »m, hat.

8. Verfahren zur Herstellung eines Kontaktwerkstoffes in Form einer durch Chemical oder Physical Vapour Deposition auf einem Substrat abgeschiedenen Schicht aus Chalkogeniden von Übergangsmetallen der Gruppen IVa bis VIa des Periodischen Systems der Elemente (PSE) gemäß den Ansprüchen 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Struktur der Schicht durch Teilchenbeschuß modifiziert wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Teilchenbeschuß während des Aufbringens der Schicht durchgeführt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Teilchenbeschuß nach Aufbringen der Schicht durchgeführt wird.

11. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet,
daß die Schicht durch Kathodenzerstäubung hergestellt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Kathodenzerstäubungsprozeß Magnetfeld-unterstützt durchgeführt wird.

13. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet,
daß Ionen einer Implantationsenergie im Bereich von 0,5 bis 400 keV und einer Dosis im Bereich von 10¹⁵/cm² bis n x 10¹⁸/cm² in die Chalkogenid-Schicht implantiert werden.

14. Verfahren nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß Ionen einer Dosis im Bereich von 3 x 10¹⁵/cm² bis 10¹⁶/cm² in die Chalkogenid-Schicht implantiert werden.

15. Verfahren nach den Ansprüchen 9 und 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß Ionen einer Implantationsenergie im Bereich von 0,5 bis 100 keV in die Chalkogenid-Schicht implantiert werden.

16. Verfahren nach den Ansprüchen 10 und 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß Ionen einer Implantationsenergie im Bereich von 50 keV bis 400 keV in die Chalkogenid-Schicht implantiert werden.

17. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet,
daß Inertgasionen, vorzugsweise Stickstoffionen, in die Chalkogenid-Schicht implantiert werden.

18. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet,
daß Edelgasionen, vorzugsweise Argonionen, in die Chalkogenid-Schicht implantiert werden.

19. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 8 bis 18, dadurch gekennzeichnet,
daß die Chalkogenid-Schicht mit einer Dicke im Bereich einer Monolage bis 10 »m abgeschieden wird.

20. Verfahren nach den Anspüchen 9 und 19,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Chalkogenid-Schicht mit einer Dicke im Bereich von 0,1 bis 10 »m abgeschieden wird.

21. Verfahren nach den Ansprüchen 10 und 19,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Chalkogenid-Schicht mit einer Dicke im Bereich von einer Monolage bis 2 »m abgeschieden wird.

22. Verwendung eines Kontaktwerkstoffes nach Anspruch 1 bis 7 für elektrische Kontakte

23. Elektrischer Kontakt mit einem Kontaktwerkstoff nach Anspruch 1 bis 7.

Claims

1. A contact material in the form of a layer of chalcogenides of transition metals of the groups IVa to VIa of the Periodic Table of the Elements (PTE) on a substrate, characterized in that the structure of the layer is modified by particle bombardment.

2. A contact material as claimed in claim 1, characterized in that ions of an implantation energy in the range from 0.5 keV to 400 keV and a dose in the range from 10¹⁵/cm² to n x 10¹⁸/cm² are implanted in the chalcogenide layer.

3. A contact material as claimed in Claim 2, characterized in that ions in a dose ranging from 3 x 10¹⁵/cm² to 10¹⁶/cm² are implanted in the chalcogenide layer.

4. A contact material as claimed in Claim 2 or 3, characterized in that inert gas ions, preferably nitrogen ions, are implanted in the chalcogenide layer.

5. A contact material as claimed in Claim 2 or 3, characterized in that rare gas ions, preferably argon ions, are implanted in the chalcogenide layer.

6. A contact material as claimed in at least one of the Claims 1 to 5, characterized in that the chalcogenide layer has a thickness in the range from one monolayer to 10 »m.

7. A contact material as claimed in Claim 6, characterized in that the chalcogenide layer has a thickness in the range from 0.1 to 10 »m, preferably 0.1 to 2 »m.

8. A method of manufacturing a contact material in the form of a layer of chalcogenides of transition metals of the groups IVa to VIa of the Periodic Table of the Elements (PTE) deposited on a substrate by chemical or physical vapour deposition, as claimed in Claims 1 to 7, characterized in that the structure of the layer is modified by particle bombardment.

9. A method as claimed in Claim 8, characterized in that the particle bombardment is carried out during the provision of the layer.

10. A method as claimed in claim 9, characterized in that the particle bombardment is carried out after the provision of the layer.

11. A method as claimed in at least one of the claims 8 to 10, characterized in that the layer is manufactured by cathode sputtering.

12. A method as claimed in claim 11, characterized in that the cathode sputtering process is carried out with the support of a magnetic field.

13. A method as claimed in at least one of the Claims 6 to 10, characterized in that ions having an implantation energy in the range from 0.5 to 400 keV and a dose in the range from 10¹⁵/cm² to n x 10¹⁸/cm² are implanted in the chalcogenide layer.

14. A method as claimed in Claim 13, characterized in that ions in a dose in the range from 3 x 10¹⁵/cm² to 10¹⁶/cm² are implanted in the chalcogenide layer.

15. A method as claimed in Claims 9 and 14, characterized in that ions having an implantation energy in the range from 0.5 to 100 keV are implanted in the chalcogenide layer.

16. A method as claimed in Claims 10 and 14, characterized in that ions having an implantation energy in the range from 50 keV to 400 keV are implanted in the chalcogenide layer.

17. A method as claimed in at least one of the claims 13 to 16, characterized in that inert gas ions, preferably nitrogen ions, are implanted in the chalcogenide layer.

18. A method as claimed in at least one of the claims 13 to 18, characterized in that rare gas ions, preferably argon ions, are implanted in the chalcogenide layer.

19. A method as claimed in at least one of the Claims 8 to 18, characterized in that the chalcogenide layer is deposited in a thickness in the range from a monolayer to 10 »m.

20. A method as claimed in Claims 9 and 19, characterized in that the chalcogenide layer is deposited in a thickness in the range from 0.1 to 10 »m.

21. A method as claimed in Claims 10 and 19, characterized in that the chalcogenide layer is deposited in a thickness in the range from a monolayer to 2 »m.

22. The use of a contact material as claimed in claims 2 to 7 for electric contacts.

23. An electric contact comprising a contact material as claimed in Claims 1 to 7.

Revendications

1. Matériau de contact sous forme d'une couche en chalcogéniure de métaux de transition des groupes IVa à VIa de la Classification Périodique des éléments chimiques sur un substrat, caractérisé en ce que la structure de la couche est modifiée par bombardement de particules.

2. Matériau de contact selon la revendication 1, caractérisé en ce que dans la couche en chalcogéniure sont implantés des ions d'une énergie d'implantation située dans la gamme de 0,5 keV à 400 keV et dans une dose située dans la gamme de 10¹⁵/cm² à 10¹⁶/cm².

3. Matériau de contact selon la revendication 2, caractérisé en ce que dans la couche en chalcogéniure sont implantés des ions dans une dose située dans la gamme de 3 x 10¹⁵/cm² à 10¹⁶/cm².

4. Matériau de contact selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que des ions de gaz inerte, de préférence des ions azote, sont implantés dans la couche en chalcogéniure.

5. Matériau de contact selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que des ions de gaz rare, de préférence des ions argon, sont implantés dans la couche en chalcogéniure.

6. Matériau de contact selon au moins l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la couche en chalcogéniure présente une épaisseur située dans la gamme d'une monocouche jusqu'à 10 »m.

7. Matériau de contact selon la revendication 6, caractérisé en ce que la couche en chalcogéniure présente une épaisseur située dans la gamme de 0,1 à 10 »m, de préférence de 0,1 à 2 »m.

8. Procédé pour la réalisation d'un matériau de contact sous forme d'une couche en chalcogéniure de métaux de transition des groupes IVa à VIa de la Classification Périodique des éléments chimiques déposée par dépôt chimique ou physique de vapeur sur un substrat selon les revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la structure de la couche est modifiée par bombardement de particules.

9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que le bombardement de particules est effectué pendant l'application de la couche.

10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que le bombardement de particules est effectué après l'application de la couche.

11. Procédé selon au moins l'une des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que la couche est réalisée par pulvérisation cathodique.

12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que le processus de pulvérisation cathodique est effectué à l'aide d'un champ magnétique.

13. Procédé selon au moins l'une des revendications 6 à 10, caractérisé en ce que des ions d'une énergie d'implantation située dans la gamme de 0,5 à 400 keV et dans une dose située dans la gamme 10¹⁵/cm² à n x 10¹⁸/cm² sont implantés dans la couche en chalcogéniure.

14. Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que des ions sont implantés dans la couche en chalcogéniure dans une dose située dans la gamme de 3 x 10¹⁵/cm² à 10¹⁶/cm².

15. Procédé selon les revendications 9 et 14, caractérisé en ce que des ions d'une énergie d'implantation située dans la gamme de 0,5 à 100 keV sont implantés dans la couche en chalcogéniure.

16. Procédé selon les revendications 10 et 14 caractérisé en ce que des ions d'une énergie d'implantation située dans la gamme de 50 keV à 400 keV sont implantés dans la couche en chalcogéniure.

17. Procédé selon au moins l'une des revendications 13 à 16, caractérisé en ce que des ions de gaz inerte, de préférence des ions azote, sont implantés dans la couche en chalcogéniure.

18. Procédé selon au moins l'une des revendications 13 à 16, caractérisé en ce que des ions de gaz rare, de préférence des ions argon, sont implantés dans la couche en chalcogéniure.

19. Procédé selon au moins l'une des revendications 8 à 18, caractérisé en ce que la couche en chalcogéniure est déposée dans une épaisseur située dans la gamme d'une monocouche jusqu'à 10 »m.

20. Procédé selon les revendications 9 et 19, caractérisé en ce que la couche en chalcogéniure est déposée dans une épaisseur située dans la gamme de 0,1 à 10 »m.

21. Procédé selon les revendications 10 et 19, caractérisé en ce que la couche en chalcogéniure est déposée dans une épaisseur située dans la gamme d'une monocouche jusqu'à 2 »m.

22. Application d'un matériau de contact selon les revendications 1 à 7 pour des contacts électriques.

23. Contact électrique contenant un matériau de contact selon les revendications 1 à 7.