Material Removal, transfer, and Film Deposition by Means of Q-swtich CO_2-lasers

摘要

Eline HF-angeregte CO_2-Laserstrahlquelle in Kombination mit einer mechanischen Guteschaltung wird fur Pulsed Laser Deposition (PLD) verwendet. Exemplarische Ergebnisse theoretischer un/oder experimenteller Untersuchungen der Eigenshcaften der emittierten Laserstrahlung, sowie des Materialabtrags, -transfers and der Schichtdeposition bei der PLD werden prasentieret. Die Variation der elektrischen HF-Anregung des Lasermediums hat Einflubeta auf die Pulsdauer, -form, Repetitionsrate, sowie aud fie mittlere Ausgangsleistung der Strahlquelle. Bezuglich der Pulsform und -dauer charakteristische Laserpulse (0,75 mus and 2,8 us (FWHM) werden zur PLD von Al_2O_3 verwendet. Mittels eines Modells werden die Anteile der Laserpulsenergie, die zum Materialabtrag, zur Targeterwarmung and zur Generation des Plasmazustandes beitragen berechnet. Die Abtragmenge wird als Funktion der Energiedichte in Bereich 5 - 20 J/cm~2 berechnet, site steigt monoton mit der Energiedichte. Auf den Substratmaterialien stahl und Silizium abgeschiedene Al_2O_3-Schichten besitzen eine inhomogene Oberflachenstruktur mit in einer amorphen Matrix eingebettetern, kristallinen Droplets. Als Ursache hierfur wird das Auftreten von thermischem und nicht-thermischem Abtrag angesehen. Die sich aus Nanoindentermessungen ergebende Mikroharte der Droplets (aprpox approx 2 GPa) ist geringer als die des Matrixmaterials (approx approx 8 GPa).