DE102017205417A1

DE102017205417A1 - Verfahren zur Ausbildung einer mit poly- oder einkristallinem Diamant gebildeten Schicht

Info

Publication number: DE102017205417A1
Application number: DE102017205417.4A
Authority: DE
Inventors: Gerrit Mäder; Julius Roch; Georg Dietrich
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2017-03-30
Filing date: 2017-03-30
Publication date: 2018-10-04

Abstract

Bei dem Verfahren zur Ausbildung einer mit poly- oder einkristallinem Diamant gebildeten Schicht auf der Oberfläche eines Substrates oder einer auf einer Oberfläche eines Substrates ausgebildeten Schicht wird in einem ersten Verfahrensschritt eine erste Keimschicht, die mit Kohlenstoff in der sp2- und der sp3-Modifikation gebildet ist, mittels physikalischer Dampfabscheidung von Kohlenstoff auf der jeweiligen Oberfläche abgeschieden wird, wobei als Kohlenstoffquelle ein Target eingesetzt wird, das mit reinem Kohlenstoff gebildet ist, ausgebildet. Mit mindestens einem weiteren Verfahrensschritt wird eine Modifizierung oder Entfernung von abgeschiedenem Kohlenstoff in der sp2-Modifikation sowie ein Wachstum von einkristallinem Diamant auf der Keimschicht mittels chemischer Dampfabscheidung durchgeführt, bei dem als Kohlenstoffquelle eine chemische Kohlenstoffverbindung in Form eines Gases oder einer Flüssigkeit eingesetzt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ausbildung einer mit poly- oder einkristallinem Diamant gebildeten Schicht. Die Schicht kann auf der Oberfläche eines Substrates oder einer auf einer Oberfläche eines Substrates ausgebildeten Schicht ausgebildet werden.
Für die Herstellung großflächiger Diamantschichten erfolgt eine Abscheidung einer Schicht, die mit Kohlenstoff gebildet wird, bevorzugt auf Substratoberflächen oder auf diesen Schichten ausgebildeten Schichten, die einkristallin sein sollten. Dabei erfolgt in der Regel eine epitaktische Keimbildung. Auf gebildete Keime wächst die gewünschte einkristalline Diamantschicht auf.
Zur Abscheidung von Diamant auf Silicium oder Siliciumcarbid sind verschiedene Möglichkeiten u.a. aus DE 197 02 311 A1 bekannt.
Es ist auch bekannt, Diamantschichten nicht direkt auf der Oberfläche eines Substrates, sondern auf einer Zwischenschicht auszubilden. Die jeweilige Zwischenschicht sollte dabei einkristallin sein. Da dies vorteilhaft bei einer Zwischenschicht aus Iridium möglich ist, werden Zwischenschichten häufig aus diesem Element gebildet. Dabei spielt auch die Temperaturbeständigkeit eine Rolle, da bei der Diamantschichtausbildung erhöhte Temperaturen erforderlich sind.
Auf einer Zwischenschicht aus Iridium bilden sich die Keime aus, in die oberflächennah Kohlenstoffatome eindringen können.
Üblicherweise erfolgt die Diamantschichtbildung dadurch, dass die zu beschichtende Oberfläche einer aktivierten Gasphase, die Kohlenstoff enthält, ausgesetzt wird. Dabei werden an sich bekannte Techniken der chemischen Gasphasenabscheidung unter nahezu Vakuumbedingungen eingesetzt. Diese Verfahren werden aber nicht nur zur Bildung von Keimen genutzt. Vielmehr erfolgt das Schichtwachstum der aufwachsenden Diamantschicht ebenfalls mittels chemischer Gasphasenabscheidung und in der Regel in derselben Anlage.
Zur Erhöhung der Energie wird dabei ein Plasma genutzt in dem auch Ionen von Kohlenstoff vorhanden sind. Als Kohlenstoffquelle für die Diamantbildung werden dabei generell Kohlenstoffverbindungen, die als Flüssigkeit und bevorzugt als Gas vorliegen, eingesetzt.
Die Generierung eines Plasma wird dabei häufig mit Mikrowellen unterstützt. So ist eine dazu geeignete Vorrichtung aus US 5,311,103 B bekannt.
Mit dieser Vorrichtung können aber lediglich Diamantschichten erhalten werden, die nur bedingt einkristallin sind und es zu große Abweichungen von der 100 Gitterausrichtung aufweisen.
Dem wurde mit einem Plasmareaktor entgegengetreten, wie er aus DE 10 2007 028 293 B4 bekannt war. Bei dieser Vorrichtung wird zusätzlich zu den Mikrowellen ein weiterer Einfluss genommen, indem das zu beschichtende Substrat zwischen zwei Elektroden angeordnet wird, die jeweils an einen anderen Pol einer elektrischen Gleichspannungsquelle angeschlossen sind. Das zu beschichtende Substrat ist dabei an einer Kathode angeordnet.
Zwischen den Elektroden mit dem Substrat ist ein schmaler Spalt, der wenige Millimeter stark sein darf vorhanden. In diesen Spalt werden dann von außen Mikrowellen eingeführt mit deren Energie die Plasmabildung zumindest unterstützt wird. Die eingesetzte Kohlenstoffverbindung soll dabei im Zentrum, also zumindest in der Nähe des Flächenschwerpunkts der Elektroden in den Spalt dem Plasma zugeführt werden.
Durch die erforderliche Einhaltung der Anordnung der Elektroden, die Einkopplung der Mikrowellen von außen in den Spalt und die Zuführung der Kohlenstoffverbindung gelingt es jedoch insbesondere bei großflächigen Substraten nicht in gewünschtem Maß eine homogene einkristalline Diamantschicht auszubilden. Dies ist aber aus Ökonomischen Gründen häufig und insbesondere für großflächige Substrate, wie sie bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen genutzt werden sollen, gewünscht.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, Möglichkeiten anzugeben, mit denen eine großflächige homogene Ausbildung von poly- oder einkristallinen Diamantschichten auf Substratoberflächen oder Schichten, die auf einer Oberfläche eines Substrats ausgebildet sind, möglich ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Verfahren, das die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist, gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung können mit in untergeordneten Ansprüchen bezeichneten Merkmalen realisiert werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird so vorgegangen, dass in einem ersten Verfahrensschritt eine erste Keimschicht, die mit Kohlenstoff in der sp2- und der sp3-Modifikation gebildet ist, mittels physikalischer Dampfabscheidung von Kohlenstoff auf der jeweiligen Oberfläche abgeschieden wird. Als Kohlenstoffquelle wird ein Target eingesetzt, das mit reinem Kohlenstoff gebildet ist.
Mit mindestens einem weiteren Verfahrensschritt wird eine Modifizierung oder Entfernung von abgeschiedenem Kohlenstoff in der sp2-Modifikation sowie ein Wachstum von poly- oder einkristallinem Diamant auf der Keimschicht mittels chemischer Dampfabscheidung durchgeführt, bei dem als Kohlenstoffquelle eine chemische Kohlenstoffverbindung in Form eines Gases oder einer Flüssigkeit eingesetzt wird.
Im ersten Verfahrensschritt kann ein Target eingesetzt werden, dass vollständig aus reinem Kohlenstoff gebildet ist. Es können aber auch Verunreinigungen oder gezielt chemische Elemente Bestandteil des Werkstoffs, aus dem das Target gebildet ist, sein. Chemische Elemente können eine spezifische Dotierung bilden und/oder jeweils einen Nukleus für eine verbesserte Keim- bzw. Wachstumsbildung der nachfolgend auszubildenden Diamantschicht bilden.
Mit dem ersten Verfahrensschritt sollte in der Keimschicht ein Anteil an Kohlenstoff in der sp3-Modifikation von mindestens 30 Vol.-% erreicht werden.
Die Keimschicht sollte mit einer Dicke von mindestens 1 nm bis maximal 40 µm abgeschieden werden. Dadurch und durch die Führung des Verfahrens während des weiteren Verfahrensschrittes kann erreicht werden, dass die Keimschicht so modifiziert wird, dass sie Bestandteil der mit poly- oder einkristallinem Diamant gebildeten Schicht wird.
Vorteilhaft kann die physikalische Dampfabscheidung durch ein Sputterverfahren, insbesondere durch lonenstrahlsputtern oder durch ein Verfahren, bei dem mit einem gezündeten elektrischen Lichtbogen ein Plasma eines mit reinem Kohlenstoff gebildeten Targets zur Ausbildung der Keimschicht generiert wird, während des ersten Verfahrensschrittes durchgeführt werden. Es besteht auch die Möglichkeit, die Dampfabscheidung so zu erreichen, indem ein gepulst betriebener Laserstrahl auf ein mit Graphit gebildetes Target gerichtet und damit ein Plasma gebildet wird, mit dessen Ionen die Keimschicht ausgebildet werden kann. Da mit einem lonenstrahlsputterverfahren sehr homogene Kohlenstoffschichten erreicht werden können, ist dieses Vorgehen zumindest gegenüber den anderen bekannten Sputterverfahren besonders bevorzugt.
Bei Verfahren, bei denen ein Plasma mit Ionen eines festen Kohlenstofftargets durch die Energie eines elektrischen Lichtbogens gebildet wird, kann auf an sich bekannte Techniken zurückgegriffen werden. Eine geeignete technische Lösung ist beispielsweise aus DE 199 24 094 C2 bekannt.
Im ersten Verfahrensschritt kann auch das unter der Bezeichnung Laser-Arc-Verfahren bekannte Vorgehen genutzt werden. Dabei wird ein elektrischer Lichtbogen an einem Kohlenstofftarget mit der Energie eines Laserstrahls gezündet. Nach einer vorgebbaren Zeit verlöscht der elektrische Lichtbogen und wird mit einem Laserstrahl an einem anderen Ort des Kohlenstofftargets erneut gezündet. Dadurch können sehr homogene Kohlenstoffschichten mit hohem Anteil an Kohlenstoff in der sp3-Modifikation erhalten werden. Dieses Verfahren ist beispielsweise in DE 39 01 401 A1 beschrieben. Ein besonders geeignetes Target aus Graphit ist aus DE 198 50 217 C1 bekannt.
Bei einer Plasmagenerierung mit einem gezündeten elektrischen Lichtbogen ist es vorteilhaft, wenn vor oder zwischen der zu beschichtenden Oberfläche mindestens ein Filter für eine Separation größerer Partikel angeordnet wird. Dadurch kann vermieden werden, dass in der ausgebildeten Beschichtung Inhomogenitäten durch die mit größeren Partikeln (Droplets) hervorgerufenen Masseanhäufungen auftreten. Als Filter können mittels Magnetkraftwirkung wirkende Filter, bei denen die Richtung des Plasmastroms in Richtung der zu beschichtenden Oberfläche auch noch umgelenkt wird, eingesetzt werden. Solche Filter sind ebenfalls bekannt. Es können aber auch Filter eingesetzt werden, die die Energie elektrische und/oder elektromagnetischer Felder und ggf. zusätzlich eine Umlenkwirkung des Plasmastromes nutzen eingesetzt werden. Beispiele dafür sind aus De 198 50 218 C1 und DE 10 2007 019 981 A1 bekannt.
Das eingesetzte Substrat sollte eine (100), (001) oder eine (111) Gitterausrichtung aufweisen.
Vorteilhaft kann es auch sein, auf die Oberfläche des Substrates vor der Durchführung des ersten Verfahrensschrittes mindestens eine Schicht eines Werkstoffs, die bevorzugt mit einem Sputterverfahren ausgebildet wird, mit dem eine zumindest annähernd (100), (001) oder (111) Gitterausrichtung dieses Werkstoffs erreichbar ist, auszubilden. Auf dieser Schicht kann dann die Keimschicht abgeschieden werden.
Von dieser Schicht kann aber auch die Gitterstruktur des darunter liegenden Werkstoffes übernommen werden. Dies bedeutet, dass vom Werkstoff dieser Schicht die Gitterstruktur des Substratwerkstoffs oder eines Werkstoffs einer Schicht, insbesondere einer Pufferschicht, die auf der Substratoberfläche vorab ausgebildet worden ist, übernommen werden kann.
Diese Schicht kann insbesondere eine Metallschicht eines Metalls mit einer Schmelztemperatur oberhalb 1000 °C sein. Vorteilhaft kann diese Schicht aus Iridium ausgebildet werden.
Es kann aber auch zusätzlich unmittelbar auf der Oberfläche des Substrats eine Pufferschicht, bevorzugt mit einem Sputterverfahren, die bevorzugt zumindest annähernd eine (100), (001) oder (111) Gitterausrichtung aufweist, ausgebildet werden, bevor die Schicht, auf der die Keimschicht ausgebildet wird und nachfolgend dazu die Keimschicht ausgebildet werden. Eine Pufferschicht kann insbesondere die Haftung bei durch Temperaturwechsel hervorgerufenen mechanischen Spannungszuständen an den Grenzflächen der Schichten zum Substrat verbessern.
Pufferschicht, die Schicht auf der die Keimschicht ausgebildet wird und die mit poly- oder einkristallinem Diamant gebildete Schicht können so zumindest annähernd die gleiche Gitterausrichtung aufweisen.
Als Werkstoff für ein Substrat kann ein Werkstoff eingesetzt werden, der ausgewählt ist aus Si, SrTiO₃ und Saphir.
Eine Pufferschicht kann mit einem Oxid, das ausgewählt ist aus SrTiO₃, YSZ, CeO₂, MgO, Al₂O₃ undTiO₂ gebildet werden. Eine oder mehrere Pufferschicht(en) können jeweils eine Schichtdicke von mindestens 20nm aufweisen.
Eine zwischen der Pufferschicht und der Keimschicht oder direkt auf der jeweiligen Oberfläche des Substrats ausgebildete Schicht kann mit Iridium, Rhenium, Ruthenium, Molybdän und/oder Platin ausgebildet werden. Eine solche metallische Schicht kann eine Schichtdicke im Bereich 100 nm bis 200 nm aufweisen.
Wie bereits angesprochen, sollte der weitere Verfahrensschritt so durchgeführt werden, dass die Keimschicht modifiziert und so verändert wird, dass sie nach Fertigstellung der poly- oder einkristallinen Diamantschicht Bestandteil dieser Diamantschicht und möglichst nicht mehr nachweisbar ist.
Dazu können die Parameter während der Gasphasenabscheidung so gewählt werden, dass ein geeigneter Plasmadruck, eine geeignete Energie des Plasma, ein geeigneter Volumenstrom an zugeführter gasförmiger oder flüssiger Kohlenstoffverbindung, ein geeigneter Plasmabildner, insbesondere mit einem geeigneten Anteil in Bezug zur Kohlenstoffverbindung und/oder eine geeignete Substrattemperatur eingehalten sind.
Vorteilhaft ist es dabei den weiteren Verfahrensschritt in mehreren Prozessschritten nacheinander durchzuführen, in denen unterschiedliche Parameter gewählt werden, so dass zuerst die Modifikation der Keimschicht und anschließend ein optimales Wachstum der aufwachsenden einkristallinen Keimschicht erreicht werden können. So kann in einem ersten Prozessschritt beispielsweise während eines ersten Prozessschrittes ein niedrigerer Druck im Plasma und eine kleinere Mikrowellenleistung zur Plasmagenerierung bei gleicher Gaszusammensetzung und gleichem Volumenstrom von zugeführter Kohlenstoffverbindung und einem Plasmabildner, insbesondere Wasserstoff als bei mindestens einem nachfolgenden Prozessschritt eingehalten werden.
Ein erster Prozessschritt kann auch über einen erheblich kleineren Zeitraum durchgeführt werden, als mindestens ein zweiter nachfolgend durchgeführter Prozessschritt. Ein kleinerer Zeitraum kann dabei im Bereich einiger Minuten bis maximal einer Stunde für einen ersten Prozessschritt und ein größerer Zeitraum für einen nachfolgend durchzuführenden Prozessschritt sollte mindestens 5 Stunden andauern.
Wie bereits angedeutet, kann bei dem weiteren Verfahrensschritt eine durch Mikrowellen unterstützte Plasmabildung durchgeführt werden Es besteht aber auch die Möglichkeit, eine Plasmabildung allein oder zusätzlich zur Mikrowellenunterstützung mit einer elektrischen Gleichspannungselektrodenanordnung zu erreichen. Dabei kann das Substrat zwischen zwei mit einer elektrischen Potentialdifferenz versehenen Elektroden angeordnet und dort eine Zuführung einer gasförmigen Kohlenstoffverbindung mit einem zusätzlichen Plasmabildner, insbesondere Wasserstoff, vorzusehen.
Für die Ausbildung der Diamantschicht während des weiteren Verfahrensschritts kann auch das Heißfaden-verfahren (Hot-Filament) genutzt werden, bei dem eine gasförmige Kohlenstoffverbindung für die Diamantbildung thermisch so beeinflusst wird, dass eine Diamantschichtbildung erreichbar ist. Dieses Vorgehen bietet sich für einen zweiten oder einen einem ersten Prozessschritt nachfolgenden Prozessschritt an und kann besonders vorteilhaft ausschließlich für das Aufwachsen der Diamantschicht angewendet werden. Die Modifizierung der Keimschicht kann besser mit einem anderen Verfahren durchgeführt werden.
Bevorzugt kann ein weiterer Verfahrensschritt in einer Vorrichtung, die gemäß US 5,311,103 B ausgebildet ist, durchgeführt werden. Dabei wird innerhalb eines metallischen Zylinders ein Plasma oberhalb eines Probenhalters ausgebildet. Dem Probenhalter gegenüber liegend sind eine Antenne und eine die Antenne umschließende Kurzschlussplatte angeordnet. Hierbei kann über eine einzige Einkopplung und mehrfacher Reflektionen der Mikrowellen innerhalb der Kavität die für die Plasmaausbildung benötigte ortsspezifische hohe Feldstärke erreicht werden. Zur Plasmabildung werden Mikrowellen mittels der Antenne in die Kavität gerichtet.
Bei dieser an sich bekannten Vorrichtung und auch anderen Vorrichtungen, wie sie für die Durchführung des weiteren Verfahrensschrittes eingesetzt werden können, ist es vorteilhaft wenn das Substrat auf einer bestimmten Temperatur gehalten werden kann. Dies kann beispielsweise mittels einer Temperiereinrichtung, die an einem Substrathalter vorhanden ist, erreicht werden. Dazu kann beispielsweise mindestens ein entsprechend temperiertes Fluid über einen oder mehrere Kanäle der Temperiereinrichtung in geregelter Form zugeführt werden.
Nachfolgend soll die Erfindung anhand eines Beispiels näher erläutert werden.
In einer Sputterquelle wurde auf eine Oberfläche eines Substrats aus SrTiO₃ mit einer Gitterausrichtung 100 und den folgenden Abmaßen:

10 × 5 × 0,5 mm (L × B × H) mittels Magnetronsputtern eine Schicht aus Iridium mit einer Schichtdicke von 160 nm ausgebildet, die ebenfalls eine 100 Gitterausrichtung und eine Dichte 22,5 g/cm³- 22,6 g/cm³ aufweist.

Bis hierhin wurden vollständig Verfahren genutzt, bei denen eine physikalische Gasphasenabscheidung unter zumindest nahezu Vakuumbedingungen durchgeführt wird.
Daraufhin wurde mittels Ionenstrahlsputtern, bei dem Edelgasionen (Argon, Krypton, Neon) auf die Oberfläche eines aus Graphit gebildeten Targets beschleunigt. Mit den Vom Target als Kohlenstoffquelle in Richtung Pufferschichtoberfläche beschleunigten Kohlenstoffionen wurde dort eine 20nm dicke Keimschicht, die mit Kohlenstoff in der sp2- und der sp3-Modifikation gebildet war, ausgebildet. Die Keimschicht hatte eine Dichte von 2,7 g/cm³-2,8 g/cm³. Der sp3 Anteil betrug ca. 50%.
Bis hierhin wurden vollständig Verfahren genutzt, bei denen eine physikalische Gasphasenabscheidung unter zumindest nahezu Vakuumbedingungen durchgeführt wird. Die Kohlenstoffquelle hatte einen festen Aggregatzustand und war, wie dies beim Stand der Technik generell der Fall ist, bis dahin nicht flüssig oder gasförmig.
Im Anschluss wurde das so vorbereitete Substrat in eine Vorrichtung, wie sie aus US 5,311,103 B bekannt war eingesetzt. Auf den Offenbarungsgehalt dieses Dokumentes soll vollumfänglich zurückgegriffen werden und ein Fachmann kann nach der dort beschriebenen technischen Lehre mit den nachfolgend bezeichneten Parametern arbeiten.
In einem Prozessschritt 1: wird in der Vorrichtung ein Druck von 4 kPa eingehalten und gasförmiges Methan mit 4 sccm sowie gasförmiger Wasserstoff mit 2 sccm in einen Plasmaraum zugeführt. In diesen Raum werden Mikrowellen mit einer Leistung 1070 W eingestrahlt und ein Plasma oberhalb der Keimschicht generiert, das mit den Wasserstoff und Kohlenstoffionen gebildet ist. Das Substrat soll dabei auf eine Temperatur von 700°C gehalten werden, wofür eine entsprechende Einrichtung zur Temperierung am Substrat vorhanden sein sollte.
Diese Plasmabehandlung wurde über eine Zeit von 15 min so durchgeführt.
Im Prozessschritt 2 wurde der Druck auf 12 kPa erhöht und Methan sowie Wasserstoff mit den jeweils gleichen Volumenströmen, wie im Prozessschritt 1 zugeführt. Die eingestrahlte und vom Plasma absorbierte Mikrowellenleistung betrug dabei 1800 W. Die Temperatur des Substrats wurde bei 1100°C möglichst konstant gehalten. Der Prozessschritt wurde über einen Zeitraum von 16 h durchgeführt.
Bei den Prozessschritten 1 und 2 wurde also jeweils eine chemische Gasphasenabscheidung zur Ausbildung der polykristallinen Diamantschicht mit 111 Gitterausrichtung mit ausgeprägter Vorzugsrichtung des Gitters durchgeführt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19702311 A1 [0003]
US 5311103 [0008, 0039, 0046]
DE 102007028293 B4 [0010]
DE 19924094 C2 [0021]
DE 3901401 A1 [0022]
DE 19850217 C1 [0022]
DE 102007019981 A1 [0023]

Claims

Verfahren zur Ausbildung einer mit poly- oder einkristallinem Diamant gebildeten Schicht auf der Oberfläche eines Substrates oder einer auf einer Oberfläche eines Substrates ausgebildeten Schicht, bei dem in einem ersten Verfahrensschritt eine erste Keimschicht, die mit Kohlenstoff in der sp2- und der sp3-Modifikation gebildet ist, mittels physikalischer Dampfabscheidung von Kohlenstoff auf der jeweiligen Oberfläche abgeschieden wird, wobei als Kohlenstoffquelle ein Target eingesetzt wird, das mit reinem Kohlenstoff gebildet ist, und mit mindestens einem weiteren Verfahrensschritt eine Modifizierung oder Entfernung von abgeschiedenem Kohlenstoff in der sp2-Modifikation sowie ein Wachstum von ein- oder polykristallinem Diamant auf der Keimschicht mittels chemischer Dampfabscheidung durchgeführt wird, bei dem als Kohlenstoffquelle eine chemische Kohlenstoffverbindung in Form eines Gases oder einer Flüssigkeit eingesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem ersten Verfahrensschritt in der Keimschicht ein Anteil an Kohlenstoff in der sp3-Modifikation von mindestens 30 Vol.-%_erreicht wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Keimschicht mit einer Dicke von mindestens 1 nm bis maximal 40 um abgeschieden wird
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem weiteren Verfahrensschritt die Keimschicht so modifiziert wird, dass sie Bestandteil der mit poly- oder einkristallinem Diamant gebildeten Schicht wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die physikalische Dampfabscheidung durch ein Sputterverfahren, insbesondere durch lonenstrahlsputtern oder durch ein Verfahren, bei dem mit einem gezündeten elektrischen Lichtbogen ein Plasma eines mit reinem Kohlenstoff gebildeten Targets zur Ausbildung der Keimschicht generiert wird, erreicht wird.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Plasmagenerierung mit einem gezündeten elektrischen Lichtbogen vor oder zwischen der zu beschichtenden Oberfläche mindestens ein Filter für einer Separation größerer Partikel angeordnet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Substrat mit einer (100), (001) oder (111) Gitterausrichtung eingesetzt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Oberfläche des Substrates vor der Durchführung des ersten Verfahrensschrittes mindestens eine Schicht eines Werkstoffs, bevorzugt mit einem Sputterverfahren ausgebildet wird, mit dem zumindest annähernd eine (100), (001) oder (111) Gitterausrichtung dieses Werkstoffs erreichbar ist oder die Gitterstruktur des darunter liegenden Werkstoffes übernommen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Verfahrensschritt eine durch Mikrowellen unterstützte Plasmabildung, mit einem Heißdrahtverfahren oder eine Plasmabildung mit einer Gleichspannungselektrodenanordung durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass unmittelbar auf der Oberfläche des Substrats eine Pufferschicht, bevorzugt mit einem Sputterverfahren, die bevorzugt eine zumindest annähernd (100), (001) oder (111) Gitterausrichtung aufweist, ausgebildet wird, bevor die Schicht, des Werkstoffes der eine zumindest annähernd (100), (001) oder (111) Gitterausrichtung aufweist und nachfolgend dazu die Keimschicht ausgebildet wird, ausgebildet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Substrat eingesetzt wird, das ausgewählt ist aus Silicium, Strontiumtitanat, Zirkonoxid, Iridium, Saphir und Diamant und/oder eine Pufferschicht ausgebildet wird, die mit einem Oxid, das ausgewählt ist aus SrTiO₃, YSZ, CeO₂, MgO, Al₂O₃, und TiO₂ und/oder eine zwischen der Pufferschicht und der Keimschicht ausgebildete Schicht, mit Iridium, Rhenium, Ruthenium, Molybdän und/oder Platin ausgebildet wird.