Schichtdesign und Dünnschichtmodifikation

Der Laser als zeitlich und örtlich hervorragend zu steuerndes Werkzeug ist (bei an die optischen Eigenschaften der Schichten angepasster Laserwellenlänge) prädestiniert, dünne Schichten zu modifizieren, z.B. durch Kristallisierung, Sinterung oder Schmelzen. Insbesondere auf thermisch empfindlichen Substraten wie Gläsern, Kunststoffen oder gehärteten Stählen mit niedrigen Anlasstemperaturen ist die mit der Laserstrahlbehandlung verbundene, geringe thermische Belastung des Substrates im Vergleich zu konventionellen Prozessen oftmals der Schlüssel zur Erzeugung funktionaler Schichten. Auch die Möglichkeit, Schichten ortsselektiv zu behandeln, eröffnet neue Möglichkeiten in der Gestaltung von Oberflächeneigenschaften. Mögliche Schichtanwendungen können wie folgt aussehen:

• Funktionale Schichten und Multi-Material-Schichtsysteme für Sensorik, Elektronik und Optik

• Verschleiß- und Korrosionsschutzschichten für Werkzeuge und Bauteile

• Tribologische Schichten für hochbeanspruchte Komponenten

• Lasernachbehandlung nano- und mikropartikulärer Schichten

• Kombinationsverfahren aus nasschemischen Beschichtungsverfahren (z. B. Tauchbeschichten, Rotationsbeschichten, Ink-Jet, Sprühverfahren, Dispensen, Siebdruck, Tampondruck) und Lasernachbehandlung

Thermoelektrische Dünnschichtsysteme

Durch spezielle Technologien und Verfahrensauslegungen lassen sich mit dünnen Schichten funktionale Bauteile erzeugen. Thermoelektrische Bauteile (TE-Bauteile) werden traditionell aus Massivmaterialien hergestellt. Seit einigen Jahren gibt es Ansätze, TE-Bauteile in Dünnschichttechnologie herzustellen. Fraunhofer IPM hat im Projekt Micropelt gemeinsam mit der Infineon AG das erste waferbasierte Produktionsverfahren für thermoelektrische Konverter in Dünnschichttechnologie und Mikrostrukturtechnik entwickelt. Solche Konverter zeichnen sich durch extrem hohe Leistungsdichten aus. Ihre verbesserte Dynamik ermöglicht punktgenaues, schnelles Kühlen.