Hamburg 2001 – wissenschaftliches Programm

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SYLS: Lasergestützte Schichtabscheidung und Oberflächenmodifizierung

SYLS IV: HV IV

SYLS IV.1: Hauptvortrag

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

LUCAS, eine neue laser-gestützte Hochleistungs-Clusterquelle — •Uwe Kreibig, Michael Gartz und Giorah Bour — I. Physikalisches Institut 1A, RWTH Aachen, 52056 Aachen

Alternativ zur Atomdeposition lassen sich Schichten auch durch Deposition von Clustern/Nanopartikeln herstellen, wobei besonders die unterhalb einer Monolage entstehenden Topologien interessant sind.

Cluster lassen sich mit sehr unterschiedlichen Methoden erzeugen; eine Klasse dieser Methoden basiert auf Laser-Ablation/Verdampfung.

Kürzlich wurde von uns die Laser-Clusterquelle LUCAS neu entwickelt, die sowohl mit einem CO₂-Laser (3kW cw; λ=10.6 µ m) als auch mit einem gepulsten Nd/YAG-Laser (350 W ; λ=1.06 µ m) betrieben werden kann. Sie gestattet, aus einem weiten Bereich auch hochschmelzender Materialien Nanopartikel mit extremer Ausbeute herzustellen.

Durch nachfolgende adiabatische Expansion wird ein freier Strahl hoher Teilchenzahldichte im UHV erzeugt, der auf Substraten mit Depositionsraten bis 10² nm/s äquivalenter Schichtdicke deponiert werden kann. Alternativ dazu können Cluster-Matrix-Composit-Schichten durch simultanes Hinzudampfen eines Matrixmaterials erzeugt werden.

Nach einer kurzen Übersicht über Cluster-Erzeugungsmethoden wird LUCAS vorgestellt. An mehreren Anwendungsbeispielen (Si/SiO₂ Hülle-Kern-Teilchen; Nanoporöse, perkolierte ITO-Schichten;Yttrium- und Yttriumhydrid-Nanopartikel) wird anschließend die Vielseitigkeit von LUCAS veranschaulicht.