Oberflächen-Technologie und Dünnschicht-Technologie - Tl.2: Oberflächenmodifikation durch Teilchen und Quanten

Ein bedeutender Trend in der Materialwissenschaft ist der zunehmende Einsatz von Methoden, durch die die Zusammensetzung und die Mikrostruktur im oberfHichen nahen Bereich der Bauteile in kontrollierter Weise modifiziert werden. Dabei handelt es sich urn Methoden, die auf der Anwendung von Laserstrahlen, Ionen strahlen, Elektronenstrahlen, Plasmatechniken, UV- und Synchrotronstrahlung beruhen, also von energiereichen Teilchen und Quanten Gebrauch machen, urn Eigenschaften und Strukturen der OberfHichen und Randschichten von Festkarpern zu verandern. Diese Methoden stellen neue Techniken dar, die im wesentlichen im letzten lahrzehnt entwickelt und in die Fertigung eingefuhrt wurden. Zahlreiche Beispiele hierftir kommen aus so unterschiedlichen Gebieten wie Tribologie der Metalle, Katalyse, Halbleiter, Polymere und Kunststoffe, umfassen also aIle Klas sen von Werkstoffen und reichen mit ihren Anwendungen vom Maschinenbau tiber die chemische Verfahrenstechnik, die Formteilefertigung, die Elektroindustrie bis hin zur Mikroelektronik, Optoelektronik und Mikromechanik. Urn nur einige Beispiele zu nennen: Bei Metallen kannen Harte, VerschleiB- und Korrosionsfestigkeit durch Laser strahlverfahren und Ionenimplantation betrachtlich erhaht werden, da sich auf diese Weise Randschichten mit Zusammensetzungen und Mikrostrukturen fernab vom thermodynamischen Gleichgewicht erzeugen lassen. Gegentiber den durch Be schichtung hergestellten Vergtitungsschichten, tiber die im Teil I dieser zweibandi gen Monographie (Band 5 der WFT -Reihe) berichtet wurde, zeichnen sich modifi zierte Randschichten dadurch aus, daB neuartige Zusammensetzungen und Mikro strukturen auf einem WerkstUck erzeugt werden kannen, wie sie mit herkammli chen Verfahren nicht herstellbar sind. AuBerdem treten Probleme der Adhasion bei modifizierten Randschichten nicht auf. .

List of contents

1 Oberflächenmodifikation ein Überblick.- 1.1 Einleitung.- 1.2 Laserstrahl-Verfahren.- 1.2.1 Einige Charakteristika.- 1.2.2 Laserstrahl-Behandlung von Metallen.- 1.2.3 Laserstrahl-Behandlung von Halbleitern.- 1.2.4 Laserinduzierte chemische Grenzflächen-Reaktionen.- 1.2.5 Beschichtungstechniken mit Lasern.- 1.2.6 Materialabtragung mit Lasern.- 1.2.7 Feinbearbeitung mit Laserstrahlen.- 1.3 Ionenstrahl-Verfahren.- 1.3.1 Einige Charakteristika.- 1.3.2 Ionenstrahltechniken.- 1.3.3 Ionenimplantation in Halbleiter.- 1.3.4 Ionenimplantation in Metalle.- 1.3.5 Ionenimplantation in Isolatoren und Polymere.- 1.3.6 Ionenstrahltechnik und dünne Schichten.- 1.4 Elektronenstrahl-Verfahren.- 1.4.1 Thermische Verfahren.- 1.4.2 Nicht-thermische Verfahren.- 1.4.3 Beschichtung und Feinbearbeitung mit Elektronenstrahlen.- 1.4.4 Ultraviolett- und Synchrotronstrahlung als Alternativen.- 1.5 Plasma-Verfahren.- 1.6 Diamantschichten-Herstellung als Anwendung der Plasma- und der Ionenstrahltechnik.- 1.7 Mikrotechnologien als Anwendung von Methoden der Oberflächenund Dünnschicht-Technologie.- 1.8 Konventionelle Verfahren der Oberflächenmodifikation.- 2 Modifizierung von Oberflächen durch Laserstrahl-Verfahren.- 2.1 Überblick.- 2.2 Laser für die Materialbearbeitung.- 2.2.1 Festkörperlaser.- 2.2.2 CO2-Molekülgas-Laser.- 2.2.3 Excimer-Laser.- 2.2.4 Gütegeschaltete (Q-Switch-)Laser.- 2.2.5 Strahlführung und Fokussierung.- 2.3 Wechselwirkung zwischen Strahlung und Werkstoff.- 2.3.1 Absorption der Laserstrahlung bei niedrigen Intensitäten I Ic.- 2.3.4 Abhängigkeit der kritischen Intensität von der Einwirkungsdauer tp.- 2.3.5 Material-abtragende Bearbeitung.- 2.3.6 Wirkungsgrad der abtragenden Laserbearbeitung.- 2.3.7 Laserinduzierte Schockwellen.- 2.4 Laserinduzierte chemische Reaktionen an Oberflächen.- 2.4.1 Pyrolytische und photolytische Reaktionen.- 2.4.2 Laserinduzierte chemische Abscheidung aus der Gasphase (LCVD).- 2.4.3 Weitere laserinduzierte chemische Reaktionen an der gas/fest-Grenzfläche.- 2.4.3.1 Materialabtragung, Ätzung.- 2.4.3.2 Materialsynthese.- 2.4.3.3 Dotieren mit Fremdatomen.- 2.4.3.4 Oxidieren, Nitrieren und Carburieren.- 2.4.3.5 Reduktion.- 2.4.4 Laser-unterstütztes elektrochemisches und chemisches Plattieren und Ätzen.- 2.4.5 Laserinduzierte fest/fest-Reaktionen an Grenzflächen.- 2.4.5.1 Materialabscheidung.- 2.4.5.2 Materialabtragung: Ablation.- 2.4.5.3 Materialsynthese.- 2.4.5.4 Dotierung.- 2.5 Anwendungen in der Materialbearbeitung.- 2.5.1 Umwandlungshärten von Randschichten.- 2.5.2 Härten durch Umschmelzen.- 2.5.3 Laser-Legieren.- 2.5.4 Laser-Plattieren.- 2.5.5 Laser-Glasieren (Laser Glazing).- 2.5.6 Schockhärten durch laserinduzierte Detonationswellen.- 2.5.7 Weitere Laserstrahlverfahren.- 2.6 Anwendungen in der Elektronik- und Dünnschicht-Technologie.- 2.6.1 Strukturieren von Substraten.- 2.6.2 Abgleichen elektronischer Bauelemente: Trimmen.- 2.6.3 Strukturieren elektronischer Bauelemente durch Laserstrahlschneiden.- 2.6.4 Kontaktieren und Verbinden von Bauelementen mittels Laserstrahlen.- 2.6.5 Laser-Feinbearbeitung im ?m-Bereich.- 2.6.6 Ausheilen von Dotierungsschäden in Halbleitern und Rekristallisation.- 2.6.7 Laser-Plasma-Verfahren zur Herstellung dünner Schichten und Schichtstrukturen.- 2.6.7.1 Charakteristika des Verfahrens.- 2.6.7.2 Ergebnisse und Anwendungen.- 3 Modifizierung von Oberflächen durch Ionenstrahl-Verfahren.- 3.1 Einleitung.- 3.2 Grundlagen der Ionenimplantation.- 3.2.1 Allgemeine Phänomene.- 3.2.2 Implantationsprofil.- 3.2.2.1 Konzentrationsverteilung der implantierten Ionen.- 3.2.2.2 Ionen-Reichweite.- 3.2.2.3 Channeling-Effekt.- 3.2.3 Strahlenschäden.- 3.2.3.1 Reichweiteverteilung der Strahlenschäden.- 3.2.3.2 Bildung von amorphen Schichten.- 3.2.4 Sputtering während der Ionenimplantation.- 3.2.5 Ionenstrahlmischen (Atomic Mixing, Ion Beam Mixing).- 3.2.5.1 Mechanismen des Ionenstrahlmischens.- 3.2.5.2 Experimente zum Ionenstrahlmischen.- 3.2.6 Ionenstrahlverfahren und Imp

Product details

• Authors: Rene A Haefer, Rene A. Haefer
• Publisher: Springer, Berlin
• Languages: German
• Product format: Paperback / Softback
• Released: 01.01.1991
• EAN: 9783540530121
• ISBN: 978-3-540-53012-1
• No. of pages: 286
• Weight: 596 g
• Illustrations: 58 SW-Abb., 12 Tabellen,
• Sets: Oberflächen-Technologie und Dünnschicht-Technologie; Oberflächen-Technologie und Dünnschicht-Technologie
• Series: WFT, Werkstoff-Forschung und Werkstoff-Technik; WFT, Werkstoff-Forschung und Werkstoff-Technik; WFT Werkstoff-Forschung und -Technik
• Subject: Natural sciences, medicine, IT, technology > Physics, astronomy > Atomic physics, nuclear physics