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Im Fraunhofer Institut für Werkstoff- und Strahltechnik Dresden wurde eine neuartige Plasmaquelle für die Abscheidung ultradünner und superharter Schutzschichten aus Kohlenstoff entwickelt, die ausgehend von einem aktuellen Anwendungsfall der Mikrosystemtechnik für die Zukunft ein breites potenzielles Einsatzfeld für Verschleißschutz- und reibmindernde Schichten besitzt. Für eine schnelle Umsetzung in die Industrie bieten sich vor allem kleine, innovative Unternehmen aus dem Umfeld als Partner an. Die Überführung in professionelle Industrieanlagen erfordert allerdings eine umfassende ingenieurtechnische Überarbeitung, die häufig die Möglichkeiten junger Unternehmen übersteigt. So sind bei der Optimierung des Gesamtkonzeptes bzw. einzelner Baugruppen verschiedenste Faktoren wie die Eignung für den Dauerbetrieb, der Wartungsaufwand und die Produktionskosten zu berücksichtigen. An dieser kritischen Schnittstelle hat die Technische Fachhochschule Wildau (TFH Wildau) eine wichtige Rolle übernommen und arbeitet in Form von Diplomthemen und Forschungspraktika für Hochschullehrer eng mit dem Fraunhofer Institut für Werkstoff- und Strahltechnik Dresden (IWS Dresden) zusammen.
Here, we present a reliable process to deposit transparent conductive films on silicon oxide, quartz, and sapphire using a solid carbon source. This layer consists of partially ordered graphene flakes with a lateral dimension of about 5 nm. The process does not require any catalytic metal and exploits a high current arc evaporation (Φ-HCA) to homogeneously deposit a layer of carbon on heated substrates. A gas atmosphere consisting of Argon or Argon/Hydrogen blend acting as a buffer influences the morphology of the growing film. scanning tunneling microscopy, transmission electron microscopy, and Raman spectra were used for a thorough characterization of the samples in order to optimize the growth parameters. The best carbon layers have a surface resistance of 5.7 × 103 Ω◻ whereas the optical transparency of the coatings is 88% with an excellent homogeneity over areas of several cm2. Such results are compatible with most semiconductor fabrication processes and make this method very promising for various industrial applications.
Das wachsende Interesse an Graphen beruht auf seiner unverwechselbaren Bandstruktur und seinen damit zusammenhängenden herausragenden physikalischen Eigenschaften. Es wird daher weltweit nach einem Verfahren gesucht, Graphen großflächig und mit hoher Qualität abzuscheiden. In einer an der TH Wildau [FH] speziell für diese Aufgabe konzipierten Reaktionskammer wurde die Herstellung mittels chemischer Gasphasenabscheidung auf katalytischen Metalloberflächen für verschiedene Parameter studiert und deren Verträglichkeit mit der CMOS -Technologie untersucht. Die ersten Tests erfolgten auf Nickel, da hier eine im Volumen stattfindende katalytische Reaktion einsetzt. In weiteren Schritten fiel die Wahl auf Kupfer, da hier die Reaktion an der Oberfläche stattfindet und daher ein stabilerer Prozess realisiert werden konnte. Die Qualitätsprüfung der erzeugten Schichten erfolgte mittels Ramanspektrometrie.
In this paper, we present an innovative and ultra-fast process for the deposition of high-quality graphene on different metal foils and thin metal films. The graphene layer can be homogeneously deposited in only 30 s process time. Due to the weak adhesion to the substrate material, the monolayer graphene is easy to transfer using the established processes. For the production, we use magnetic filtered high-current arc evaporation (Φ-HCA) with a solid, graphitic carbon source. This ultra-fast growth process can pave the way towards a cost-effective graphene synthesis for the mass production e.g., in a roll-to-roll process, avoiding time consuming established processes.
Diamond-like carbon (DLC) films were deposited using two different types of high current arc evaporation. The first process used a magnetic particle filter to remove droplets from the plasma. For the second process, the samples were put into a metallic cage which was placed directly above the plasma source. For both processes, we varied the substrate temperature from 21 to 350 °C in order to investigate the temperature effect. The samples were characterized using SEM, AFM, XPS, Raman Spectroscopy, Ellipsometry, Photometry, and Nano Indentation in order to compare both methods of deposition and provide a careful characterization of such DLC films. We found that the sp3 content and the hardness can be precisely adjusted by changing the substrate temperature. Furthermore, in the case of unfiltered deposition, the optical constants can be shifted in the direction of higher absorbance in order to produce black and hard carbon coatings.