Charakterisierung und Modifizierung glatter laserdeponierter Poly(methyl methacrylat)-Schichten

Abstract

Obwohl Poly(methyl methacrylat) (PMMA) bei einer Wellenlänge von 248 nm zu den schwach absorbierenden Materialien gehört, können nun erstmals mit dem Verfahren der gepulsten Laserdeposition (PLD) sehr glatte PMMA-Schichten hergestellt werden. Dabei werden Laserfluenzen im Bereich der Depositionsschwelle des PMMA bei der Schichtdeposition verwendet. Da die PLD eine sehr vielseitige Dünnschichtmethode darstellt, bei der die verschiedensten Materialien deponiert werden können, bieten sich die glatten PMMA-Schichten z. B. für Anwendungen als Komponente in Schichtpaketen oder in Kompositmaterialien an.Ausgehend von dieser neuen Möglichkeit, glatte PMMA-Schichten mit der PLD herzustellen, werden in dieser Arbeit weiterführende Experimente zur Charakterisierung der Schichteigenschaften diskutiert. Aus den hier durchgeführten Untersuchungen werden durch die PLD angeworfene Prozesse aufgezeigt, die für die Bildung der glatten, aber sehr weichen PMMA-Schichten verantwortlich sind. Dabei spielt vor allem der der Ablation vorangehende Inkubationsprozess am Ausgangsmaterial eine zentrale Rolle.Anwendungsbezogen werden auch thermische Untersuchungen hinsichtlich der Stabilität und des Einflusses auf weitere charakteristische Eigenschaften der laserdeponierten PMMA-Schichten durchgeführt.Da die laserdeponierten PMMA-Schichten sehr weich sind, soll als einer der Schwerpunke in dieser Arbeit die Möglichkeit der Härtung näher untersucht werden. Dabei werden drei Möglichkeiten zur Beeinflussung der Universalhärte durch den Mechanismus der Vernetzung beschrieben. Dabei handelt es sich um die aus der Fotolithografie bekannte Bestrahlung der PMMA-Schichten mit ultraviolettem Licht, um die Zugabe einer vernetzenden Komponente zum PMMA-Ausgangsmaterial bevor die Schichtdeposition stattfindet und um die Härtung der Schichten durch die zuvor erwähnte thermische Behandlung. Diese Änderungen der mechanischen Eigenschaften zusammen mit den entsprechenden Änderungen der Morphologie und der chemischen Eigenschaften werden diskutiert.