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Superharte Kohlenstoffschichten durch Nanometer-Schichtdesign

 
: Schultrich, B.

Nanotechnologie - die Schlüsseltechnologie des 21. Jahrhundert in der industriellen Anwendung : Drittes Fachforum, 22./23. Oktober 2002, Regensburg
Regensburg: OTTI, 2002
pp.39-62
Fachforum Nanotechnologie <3, 2002, Regensburg>
German
Conference Paper
Fraunhofer IWS ()
Nanotechnologie; Bogentechnologie; Laser-Arc; Kohlenstoff-Schicht; nm-Präzision-Schicht; PVD (Physical vapour deposition); Vakuum; Beschichtungsanlage; Kohlenstoff; Schicht; Grenzfläche

Abstract
Schutzschichten werden gewöhnlich mit dickeren Schichten von mindestens einigen Mikrometern Dicke in Verbindung gebracht. Bei solchen Schichtdicken ist eine hinreichende Tragfähigkeit gegenüber mechanischer (z.B. abrasiver) Beanspruchung und eine hinreichende Barriere z.B. gegenüber korrodierenden Medien zu erwarten. Die Weiterentwicklung der Schutzschichtsysteme erfordert die umfassende Nutzung der neueren Möglichkeiten der Nanotechnologie: · Für wichtige Anwendungen in der Mikroelektronik und der Mikrosystemtechnik müssen Schutzwirkungen bereits mit Schichtdicken um oder weniger als zehn Nanometern erfüllt werden. Beispiele: Schutzschichten bei Computer-Festplatten, Diffusionsbarrieren für die Kupferleitungsbahnen in Silizium-Chips. · Die Grundvoraussetzung für jede (Schutz-)Beschichtung ist eine hinreichende Haftung. Die Festigkeit der Verbindung mit dem Substrat wird gewöhnlich in der Übergangsschicht von wenigen Nanometern entschieden. Die empirische Optimierung des Inter face stellt oft einen entscheidenden Teil des Beschichtungs-know-hows dar. Eine solche Empirie (manchmal auch Alchemie) ist aber nur bedingt zu verallgemeinern und gibt damit keine technologische Sicherheit bei der Skalierung oder der Übertragung auf andere Anlagen. Hier ist die strukturelle Aufklärung der Nanometer-Zwischenschicht und ihre gezielte Einstellung (in Sinne eines Interface-Engineering) erforderlich. · Auch Mikrometer-Schichten sind oft keineswegs homogen. Häufig weisen sie aufgrund des Wachstumsprozesses eine nanodisperse Struktur oder infolge technologischer Variationen (z.B. durch Substratrotationen) einen feinlamellierten Aufbau aus Nanometerschichten auf. Einerseits können damit scheinbar belanglose geometrische und/oder kinematische Modifikationen über eine geänderte Nanostruktur zu unbeabsichtigten, wesentlichen Veränderungen der Schichteigenschaften führen. Andererseits lassen sich durch gezielt eingestellte Nanostrukturen beträchtliche Verbesserungen (z.B. Härte steigerungen) erreichen.

: http://publica.fraunhofer.de/documents/N-14874.html