Hamburg 2001 – wissenschaftliches Programm

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SYLS: Lasergestützte Schichtabscheidung und Oberflächenmodifizierung

SYLS III: HV III

SYLS III.1: Hauptvortrag

Montag, 26. März 2001, 15:45–16:15, S5.1

Abscheidung nanostrukturierter Schichten mittels Pulslaser und Laser-Arc — •Bernd Schultrich — Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik, Winterbergstraße 28, 01277 Dresden

Mittels Pulslasern oder dem laser-induzierten Vakuumbogen (LaserArc) lassen sich hochenergetische Plasmen mit hohem Ionisationsgrad und hohen Ionen-Energien erzeugen. Damit ist ein von der üblichen Schichtkondensation grundsätzlich verschiedener Wachstumsprozess verbunden: Die Teilchen werden in die nm-Oberflächenschicht hineingeschossen. Die Schicht wächst dann im Zusammenspiel von Subplantation, Sputtern und Diffusion. Insbesondere ist es damit möglich, lokale Hochdruckbedingungen zu schaffen. Sie begünstigt bei der Kohlenstoffabscheidung die Ausbildung von tetragonalen sp3-Bindungen, wie sie in der Hochdruckphase Diamant vorliegt. Dies führt zu sehr steifen dreidimensionalen Netzwerken, die aber im Unterschied zum kristallinen Diamantgitter hier auf einer ungeordneten Atomanordnung beruhen. Bei erhöhten Abscheidetemperaturen, die eine diffusionsgesteuerte Relaxation dieses hochgradigen Nichtgleichgewichtszustandes erlauben, bilden sich die vom Graphit bekannten trigonalen sp2-Bindungen. Eine Kombination dieser beiden Bindungstypen lässt sich in amorphen und/oder nanodispersen Schichtstrukturen erreichen: -Durch eine periodische Modulation der Beschichtungsbedingungen lassen sich Nanometer-Vielfachschichten herstellen, die aus Kohlenstoff mit unterschiedlichen Bindungsverhältnissen (und entsprechend unterschiedlicher Dichte) bestehen. -Durch die Einbeziehung von Edelgasen in den Beschichtungsprozeß gelingt es, beim Schichtwachstum nanoskalige Heterogenitäten in der Form von fullerenähnlichen Nanokugel- oder Nanozylinder-Strukturen auszubilden. -Durch Beschuss mit Hochenergie-Ionen lassen sich lokale graphitische Kanäle in einer diamantähnlich gebundenen Matrix erzeugen. Im Vortrag wird die Herstellung, Analyse und Anwendung derartiger Nanometer-Schichtstrukturen diskutiert.