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Laserpulsabscheidung von diamantartigen Kohlenstoffschichten



Diamantartige Kohlenstoffschichten sind von potentiellem Interesse für den Einsatz als reibungs- und verschleißmindernde Schichten sowie optische Schutzschichten und werden dafür in zunehmendem Umfang industriell genutzt. Die Abscheidung erfolgt vorwiegend durch plasma- und ionengestützte Beschichtungsverfahren und in geringerem Maße durch Laserpulsabscheidung. Die Laserpulsablation stellt jedoch eine Möglichkeit dar, wasserstoffreie diamantartige Kohlenstoffschichten zu erzeugen, deren Vorteile in einer höheren Härte, einer größeren Dichte und einem höherem Brechungsindex bestehen. Darüberhinaus ist es möglich, geschlossene Schichten im Dickenbereich von wenigen Nanometern abzuscheiden, die beispielsweise als Barriereschichten dienen könnten. In unserem Institut wurden Kohlenstoffschichten mittels Excimerlaserablation (Wellenlänge 248 nm, Pulsdauer 30 ns) eines Graphittargets auf Silicium-, Quarzglas und WC-Hartmetall-Substrate mit Schichtdicken bis zu 2 Mikrometern abgeschieden. Die maximalen Aufwachsraten betrugen 0,12 µm/min bei der maximalen Laserpulsfolgefrequenz von 50 Hz. Um eine gute Haftfestigkeit der Schichten zu erreichen, ist es erforderlich, die Substratoberfläche vor der Beschichtung mittels Ar+-Ionenbeschuß zu ätzen. Schichten mit diamantartigen Eigenschaften wurden bei Substrattemperaturen im Bereich von -70 bis 120 °C und Laserpulsenergiefluenzen auf der Targetoberfläche oberhalb 6 J/cm2 erhalten, während die Verwendung höherer Substrattemperaturen und geringerer Energiefluenzen zu zunehmend graphitartigen Schichten führte.



Kontakt: Steffen Weißmantel

 
 
Erstellt: 07.02.2012 16:48:24 | Letzte Änderung: 01.02.2002 18:19:28 | Autor: Steffen Weißmantel, Günter Reiße
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