Herstellung und Charakterisierung nanodisperser Kohlenstoffschichten

Kohlenstoff zeichnet sich durch eine ungewoehnliche Vielfalt der Strukturen aus. Sie beruht auf der Existenz zweier unterschiedlicher Bindungstypen der Kohlenstoffatome: Die tetragonale sp3-Bindung, die in Diamant-Kristallen vorliegt, fuehrt zu sehr steifen dreidimensionalen Netzwerken; die dem Graphit zugrunde liegenden trigonalen sp2-Bindungen ergeben flaechenhafte Strukturen. Diese leicht verschiebbaren Graphen-Schichten koennen darueber hinaus gekruemmte oder sogar geschlossene Lamellensysteme in der Form turbostratischer oder fullerenaehnlicher Strukturen bilden. Eine Kombination beider Bindungstypen laesst sich in amorphen und/oder nanodispersen Schichtstrukturen erreichen. Durch eine periodische Modulation der Beschichtungsbedingungen lassen sich Nanometer- Vielfachschichten herstellen, die aus Kohlenstoff mit unterschiedlichen Bindungsverhaeltnissen (und entsprechend unterschiedlicher Dichte) bestehen. Durch die Einbeziehung von Edelgasen in den Beschichtungsprozess gelingt es, beim Schichtwachstum nanoskalige Heterogenitaeten in der Form von fullerenaehnlichen Nanozwiebel- oder Nanoporree-Strukturen zu erzeugen. Die genauere Analyse derartiger Nanometer-Schichtstrukturen erfordert den Einsatz aufwendigerer oberflaechenanalytischer Methoden, insbesondere der Transmissionselektronenmikroskopie und der Elektronenenergieverlust- spektroskopie. Eine schnelle Strukturbewertung und zugleich eine Einschaetzung anwendungsrelevanter Eigenschaften wird durch die Kombination von Laser-Akustik (fuer die mechanischen Eigenschaften) und Ellipsometrie (fuer die optischen Eigenschaften) ermoeglicht