Zwei-Strahl-PLD für Metalle

Die Bestrahlung von Targets mit Lasern hoher Impulsleistungen (> 105 W) ist hervorragend geeignet, um ein breites Spektrum angeregter Teilchen zu erzeugen, das fur die Abscheidung qualitativ hochwertiger Schichten genutzt werden kann. Dafur mus auf der Targetoberflache ein Grenzwert der Leistungsdichte > 107W/cm2 uberschritten werden. Dieser Grenzwert hangt von Reflexionkoeffizient, Extinktionskoeffizient, Warmeleitfahigkeit und Bindungsenergien des Targetmaterials sowie von der Impulsdauer und der Grose der bestrahlten Flache ab. Bei der Abscheidung von Keramiken und Halbleitern wird diese Methode der Pulse Laser Deposition (PLD) erfolgreich angewendet. Die mittleren Abscheideraten liegen allerdings deutlich unter den mit Elektronenstrahlverdampfen oder Magnetron-Sputtern erreichbaren. Um der PLD ein breiteres Anwendungsfeld zu verschaffen, ist es notwendig sowohl die mittlere Abscheiderate wesentlich zu erhohen, als auch den Bereich der verwendeten Targetmaterialen auf die Metalle auszudehnen. Hinsichtlich der verfugbaren mittleren Leistung (bis 10 kW) und des energetischen Wirkungsgrades (> 10%) sind Hochleistungs-CO2-Laser, wie sie gegenwartig bei der Oberflachenbehandlung eingesetzt werden, ohne Konkurrenz. Deshalb kommen nur diese Laser fur eine PLD-Hochrateabscheidung in Betracht. Das hat allerdings eine Reihe schwerwiegender Probleme zur Folge. Einerseits liefern diese Laser Impulsleistungen von nur einigen 103 W und andererseits reflektieren Metalle bei einer eingestrahlten Wellenlange von 10,6 μm besonders gut.