Spannungsinduzierte Wellenbildung in laserdeponierten Polymer/Metall-Systemen

Abstract

Polymer/Metall-Schichtsysteme mit Ausmaßen auf der Nanometer-Skala repräsentieren eine wichtige Materialklasse, welche für Untersuchungen von Grenzflächen- und Größeneffekten eine besondere Rolle spielen. Interessanterweise beobachtet man bei der Herstellung von Polymer/Metall-Systemen mit der gepulsten Laserdeposition spannungsinduzierte Wellenbildung in den Metallschichten, wenn diese auf einem Polymer mit einem niedrigen Elastizitätsmodul deponiert werden. Die Druckspannungen in den Metallschichten lassen sich aufgrund der hohen kinetischen Energien der deponierten Teilchen (100 eV) erklären. Die Biegebalkentheorie beschreibt dabei den Zusammenhang zwischen der ausgebildeten Wellenlänge und den Eigenschaften der beiden Komponenten. Aufgrund dieses Verständnisses ist es möglich, die gemessene Wellenlänge als Messmethode zur Bestimmung der mechanischen Eigenschaften der beiden Komponenten zu verwenden. Des Weiteren kann die Wellenlänge ganz gezielt durch Variation der Schichtdicke beider Komponenten eingestellt werden. Durch eine Steigerung des Elastizitätsmoduls der Polymerschicht ist es möglich, glatte Metallschichten ohne Wellenbildung herzustellen. Auf diese Weise lassen sich auch glatte, periodische Polymer/Metall-Schichtsysteme mit der gepulsten Laserdeposition herstellen, welche viele Möglichkeiten bieten sowohl für wissenschaftliche Fragestellungen als auch für Anwendungen.