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Kohlenstoffschichten für besondere Anwendungen: Superhart, ultraglatt, nano-strukturiert

 

Grundmann, G. ; Fördergemeinschaft Dünne Schichten -FDS- e.V.:
Neue Anwendungen für moderne Oberflächentechnologien. Präsentations- und Vortragsveranstaltung
Dresden: FDS, 1998
Fördergemeinschaft Dünne Schichten (Präsentations- und Vortragsveranstaltung) <6, 1998, Neuchatel>
German
Conference Paper
Fraunhofer IWS ()
Kohlenstoff-Schichten; Laser-Akustik; Keramik; Multischicht; Nanomaterialien; Grenzfläche

Abstract
Bogentechnologien haben sich in den letzten Jahren als effektive, industriell einsetzbare PVD-Technologie zur Abscheidung von Hartstoffschichten bewaehrt. Ein besonderer Vorteil der Bogentechnologie besteht darin, dass, der Materialabtrag von einer Kathode mit einer gleichzeitigen nahezu vollstaendig Ionisation des verdampften Materials verbunden ist. Das Schichtwachstum auf dem Substrat wird durch die hohe kinetische Energie der auftreffenden Ionen bestimmt. Dadurch koennen gut haftende, dichte Schichten bei niedrigen Temperaturen abgeschieden werden. Bei der Abscheidung von Kohlenstoff von einer aus Graphit bestehenden Kathode koennen superharte, amorphe Schichten mit ueberwiegend diamantartiger Bindung hergestellt werden. In Abhaengigkeit von der kinetischen Energie der Kohlenstoffionen (30 eV bis 100 eV) werden Haertewerte von 40 bis 80 GPa erreicht. Diese Schichten zeichnen sich neben der hohen Haerte auch dadurch aus, dass sie bereits in Bereichen von Nanometern vollstaendig dicht und wegen des Fehlens kristalliner Facetten wesentlich glatter als Diamant- schichten sind. Die Abscheidung erfolgt bei niedrigen Temperaturen nahe Raumtemperatur. Die Qualitaet mittels Gleichstrombogen abgeschiedener Schichten wird in der Regel durch einen verstaerken Einbau von Makro- und Mikroteilchen bestimmt, die durch eine schwer kontrollierbare (chaotische) Bewegung der Kathodenbrennflecken des Bogens erzeugt werden. Die haeufigste und auch effektivste Methode zur Vermeidung von Teilchen im Schichtaufbau ist der Einsatz magnetischer Filter, die eine Trennung von Ionen und Teilchen im Abscheideprozess ermoeglichen. Dabei wird eine hervorragende Schichtqualitaet allerdings durch eine drastische Reduzierung der Beschichtungsrate erreicht.

: http://publica.fraunhofer.de/documents/N-1216.html