Erzeugung und Anwendungspotential von mit dem PLD-Verfahren hergestellten superharten amorphen Kohlenstoffschichten

Ziel der Arbeit ist die Überführung von Wissen zur Herstellung von superharten, amorphen, tetraedrisch gebundenen Kohlenstoffschichten (ta-C) mit dem gepulsten Laserabscheideverfahren (PLD) in Kombination mit dem Laserpulsspannungsrelaxation-Verfahren (LSR) in die Industrie.

Es werden die folgenden drei Teilprozesse hinsichtlich ihres Einflusses auf die ta-C Schichteigenschaften untersucht:

- Targetbeschaffenheit und Vorbehandlung von Targets und Substraten,
- der ns- Ablationsprozess mittels Kryptonfluorid- Excimerlaser,
- das ta-C Schichtwachstum und daraus resultierend mögliche Beschichtungsfehler.

Aus diesen Vorbetrachtungen werden die Ursachen für Beschichtungsfehler erarbeitet und Vorschläge zu deren Vermeidung gegeben. Die Droplet- bzw. Partikulatminimierung spielt dabei eine bedeutende Rolle.

Weiterhin werden die Schichteigenschaften in Abhängigkeit von den Prozessparametern des PLD-Prozesses bestimmt und daraus das Potential der ta-C Schichten hinsichtlich der industriellen Anwendbarkeit aufgezeigt. Neben morphologischen und mechanischen ta-C Schichteigenschaften werden in diesem Zusammenhang auch die optischen Eigenschaften analysiert. Es wird gezeigt, dass die unterschiedlichen Eigenschaften unter Variation der Ablationsfluenzen in weiten Bereichen definiert eingestellt werden können. Ta-C Schichten können beispielsweise mit gezielten Härtewerten zwischen ca. 15 – 60 GPa abgeschieden werden.

Diese Arbeit soll dem industriellen Anwender Hinweise für die Herstellung von industrietauglichen PLD-/LSR-Beschichtungsanlagen und für die Erzeugung von haftfesten, spannungsfreien, superharten ta-C-Schichten geben.