Charakteristische Eigenschaften laserdeponierter Poly(methyl-methacrylat)-Filme

Abstract

Polymere Dünnschichten haben in den letzten Jahrzehnten eine große technische Bedeutung gewonnen. In dieser Arbeit werden die Eigenschaften von mittels gepulster UV-Laserdeposition (pulsed laser depositition, PLD) hergestellter Poly(methyl methacrylat)-Filme (PMMA), die die Eigenschaften eines vernetzten Polymers mit denen unvernetzen Polymers kombinieren, im Hinblick auf die Herstellungsmechanismen mit unterschiedlichen Analysemethoden wie Fouriertransformationsinfrarotspektroskopie, Größenausschlusschromatographie, Rasterelektronenmikroskopie, Röntgenstreuung, Nanoindentation oder mechanische und dielektrische Spektroskopie charakterisiert.Der Schlüssel zum Verständnis der Eigenschaften liegt in der Wechselwirkung zwischen PMMA und UV-Strahlung während des Ablationsprozesses, in dem durch Modifikation des Polymers kleine Reaktionsprodukte und Polymertropfen abgetragen werden. Bei der eigentlichen Deposition auf dem Substrat bilden diese Tropfen ein PMMA-artiges Polymer mit einer massenmittleren Molmasse von etwa 8000 g/mol, das etwa 65 % der Schicht ausmacht, wohingegen die kleinen Reaktionsprodukte durch eine chemische Reaktion einen vernetzten Anteil bilden. Die Eigenschaften der Schicht wie mechanische Charakteristika werden von beiden Komponenten geprägt. Sowohl Ablations- als auch Depositionsprozess bieten Möglichkeiten, die Eigenschaften der Filme gezielt zu verändern. Durch einen Eingriff in den UV-Polymer-Wechselwirkungsmechanismus über eine Veränderung der Energiedichte des einstrahlenden Lasers wird der Anteil der beiden Komponenten verschoben, wohingegen eine Deposition bei erhöhten Substrattemperaturen zu einer Zunahme der Molmasse der Filme führt. Unabhängig vom Herstellungsprozess können die Eigenschaften nachträglich durch eine Temperaturbehandlung bis zu 200 °C modifiziert werden, ohne dass die Zusammensetzung der Filme beeinflusst wird.