Strukturelle Eigenschaften von dünnen amorphen Kohlenstoffschichten und ihre Auswirkungen auf Mikrotribologie und Deformationsverhalten

Im Zuge der stetig voranschreitenden Miniaturisierung und der damit verbundenen Bedeutung von Funktionalität und Lebensdauer aktiver Mikrosysteme sind Untersuchungen hinsichtlich Reibung und Verschleiß auf der Mikroskala unerlässlich. Dazu werden im Rahmen dieser Arbeit einige zehn bis wenige hundert Nanometer dünne amorphe Kohlenstoffschichten als Schutzschichten für mikrostrukturiertes Silizium hinsichtlich ihrer tribologischen Eigenschaften und ihrem Deformationsverhalten untersucht. Zur strukturellen Analyse der dünnen Oberflächenbeschichtungen wurden die Morphologie, Rauigkeit, Zusammensetzung, Bindungsgefüge, Dichte und Eigenspannung bei Variation der Auftreffenergien der schichtbildenden Teilchen untersucht. Die Schichten wurden mithilfe von Magnetronsputtern eines Graphittargets erzeugt. Unter den strukturell definierten Schichteigenschaften erfolgten mechanische und tribologische Untersuchungen im Einzelpunkt- und Fläche-Fläche-Kontakt. Der Einzelpunkt-Kontakt wird durch Nanoindentierung und -scratch realisiert. Die Reibung im Fläche-Fläche-Kontakt wird durch Nanoscratch mit einem „Flat Punch“ und durch einen speziell konstruierten Fläche-Fläche-Reibtester untersucht.