DE69429322T2 - Umwandlung von fullerenen zu diamant - Google Patents

Umwandlung von fullerenen zu diamant

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Description

    Hintergrund der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Verfahren zur Umwandlung von Fullerenen zu Diamantfilmen oder diamantartigen Filmen. Insbesondere betrifft die Erfindung die Herstellung von Nichthydrogen- Fullerenen als Vorläufer für die Herstellung von Diamantfilmen oder diamantartigen Filmen. Aufgrund ihrer thermodynamischen Instabilität in bezug auf Diamant hat die Umwandlung von Fullerenen zu Diamant erhebliche Vorteile gegenüber den derzeit eingesetzten Verfahren zur Herstellung von synthetischen Diamanten.
  • Die Verfahren des Stands der Technik zur Herstellung von Diamanten lassen sich in zwei Hauptwege einteilen. Beim ersten Verfahren oder Hochdruckverfahren wird Graphitpulver auf etwa 1500ºC unter einem Druck von 60 kbar in Gegenwart eines Eisenkatalysators erhitzt. Unter diesen extremen Bedingungen, die jedoch in bezug auf Druck und Temperatur im Gleichgewicht stehen, lässt sich Graphit in Diamant umwandeln. Auf diese Weise werden jährlich etwa 75 Tonnen Diamanten erzeugt. Das zweite Verfahren oder Niederdruckverfahren zur Herstellung von künstlichen Diamanten beinhaltet die Bereitstellung eines Gemisches aus Methan (üblicherweise einige Prozent) in Wasserstoffgas. Eine heiße Filament- oder Mikrowellen-Entladung wird dazu herangezogen, das Methanmolekül zur Bildung des Methylradikals CH&sub3; zu dissoziieren. Das Wasserstoffmolekül wird unter Bildung von Wasserstoffatomen dissoziiert. Diamantfilme oder diamantartige Filme lassen sich auf diese Weise epitaxial auf Diamantkernen züchten. Derartige Filme enthalten jedoch immer geringe verunreinigende Mengen (0,1 bis 1%) Wasserstoff, was für zahlreiche Anwendungen unerwünscht ist.
  • Die Eignung und Neuartigkeit von Fulleren-Vorläufern für die Diamantherstellung ergibt sich aus mehreren Eigenschaften: Fulleren- Vorläufer sind in bezug auf Diamant thermodynamisch instabil und somit nur im kinetischen Sinn stabil. Da ferner Fullerene molekulare Einheiten darstellen, sind sie im Fall von C&sub6;&sub0; mit einem Dampfdruck von 10&supmin;&sup4; Torr bei 500ºC flüchtig. Fullerene stellen auch Allotrope von Kohlenstoff dar, d. h. sie enthalten keinen Wasserstoff. Daher sind aus Fulleren-Vorläufern hergestellte Diamanten frei von Wasserstoffdefekten. Eine weitere wertvolle Eigenschaft von Fulleren besteht darin, dass die chemische Bindung in C&sub6;&sub0; ein Mittelding zwischen Graphit (sp²) und Diamant (sp³) darstellt. Ferner erfolgt die Fragmentierung unter Beteiligung einer Öffnung von Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen über die Beseitigung von C&sub2;-Gruppen. Neuere Raster-Tunnel-Mikroskopuntersuchungen haben gezeigt, dass C&sub2;-Gruppen eng am Wachstum von epitaxialen Diamantfilmen beteiligt sind, insbesondere am Wachstum der "dimeren Reihen" der rekonstruierten 2 · 1 < 100> -Fläche. Ferner wurde festgestellt, dass sowohl positive C&sub6;&sub0;&spplus;- als auch negative C&sub6;&sub0;&supmin;-Ionen stabile Einheiten darstellen, die unter einem angelegten elektrostatischen Potenzial auf Kilovolt-Energien beschleunigt werden können. Der sogenannte LUMO (unterstes unbesetztes Molekülorbital) der Fullerene stellt auch ein antibindendes, dreifach degeneriertes Orbital dar, das bis zu 6 Elektronen von Elektronendonatoren, wie Alkalimetallen, aufnehmen kann. Die sich ergebende Abstoßung zwischen delokalisierten Elektronen schwächt die Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen des C&sub6;&sub0;-Käfigs und ergibt einen Mechanismus für das Fulleren in der Richtung, dass es einer Diamantumwandlung unterliegt.
  • Insbesondere kann eine Fragmentierung von Fullerenen unter Beteiligung einer Öffnung von Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen erreicht werden, indem man das Fulleren-Molekül auf verschiedenen Wegen energiereich macht, wozu die Beschleunigung des ionisierten Moleküls unter anschließender Bombardierung einer Oberfläche gehört, was zum Wachstum eines diamantartigen Films führt. Die verschiedenen Verfahren zur Energetisierung von Fulleren-Molekülen mit dem Ziel der Fragmentierung oder beginnenden Fragmentierung umfasst (ohne Beschränkung hierauf) beliebige herkömmliche Maßnahmen der Induktion einer molekularen Fragmentierung, z. B. durch Absorption von Photonen; Fragmentierung durch Passage über ein heißes Filament; Fragmentierung in einem Hochfrequenz- Plasma; Fragmentierung in einem Gleichstrom-Plasmastrahl; und Fragmentierung in einem Mikrowellenplasma.
  • In allen diesen Fällen erfolgt die Fragmentierung von Fullerenen (wie die Fragmentierung von beliebigen Molekülen) zum Teil als Folge der Absorption von innerer Energie in Form von Rotations-, Vibrations- und Elektronenenergie. Die Geschwindigkeit der Fragmentierung hängt vom Grad der Energieabsorption ab und wird nennenswert, wenn die Fulleren-Moleküle stark energetisiert sind, entsprechend der Absorption von 40-50 eV innerer Energie, was wiederum einer thermischen "Temperatur" von 3000- 4000ºK entspricht. Ein Fulleren-Molekülion, das einen hohen Zustand der inneren Energie angenommen hat, benötigt somit nur mehr ein geringes Beschleunigungspotenzial (10-100 V) zur Einleitung der Fragmentierung bei Kollision mit einer Fläche. Ein derartiges Beschleunigungspotenzial kann entweder durch das Plasmapotenzial selbst oder durch Gleichstrom- oder Hochfrequenz-Vorspannung des Substrats, auf dem das Wachstum des Diamantfilms oder diamantartigen Films stattfindet, bereitgestellt werden.
  • Die Mechanismen, mit denen die Fulleren-Moleküle ihre hohe innere Energie (die eine Vorbedingung für die Molekülfragmentierung in Abwesenheit eines hohen (~1 keV) äußeren Beschleunigungspotenzials darstellt) bestehen beispielsweise im herkömmlichen Molekülfragmentierungsverfahren der (1) Photonenabsorption im Fall einer Photonenbestrahlung, die zu einer Photofragmentierung führt, (2) der thermischen Energieabsorption im Fall der Passage von Fulleren-Molekülen über ein heißes Filament, (3) der Elektronen- und Ionenkollisionen im Fall von Hochfrequenz-, Gleichstrom- oder Mikrowellenplasmata. Dem Fachmann ist es bekannt, dass die Zufuhr von ausreichender Energie zu Kohlenwasserstoffmolekülen, wie Methan, Acetylen, Benzol und dergl., sowie zu anderen Spezies, wie Graphit, zu einer Fragmentierung führt, d. h. einer Öffnung von Kohlenstoff-Kohlenstoff- und Kohlenstoff- Wasserstoff-Bindungen. Eine derartige Fragmentierung, die zur Bildung von Methylradikalen CH&sub3; führt, stellt beispielsweise die Schlüsselstufe zur Bildung von Diamantfilmen aus Methan dar. Es wurden verschiedene Verfahren zur Zufuhr von ausreichender Energie zu Kohlenwasserstoffmolekülen mit dem Ziel, die Moleküle zu fragmentieren und anschließend Diamantfilme zu bilden, konzipiert und erfolgreich in einer nunmehr üblich gewordenen Art und Weise eingesetzt. Zu diesen Verfahren gehören die Verwendung eines heißen Filaments, einer Hochfrequenz-Plasmaentladungsvorrichtung, einer Gleichstrom-Thermoplasma- Vorrichtung, einer Gleichstrom-Plasmastrahl-Vorrichtung, einer Photonenquelle von hoher Intensität und eines Mikrowellenplasmas.
  • Im Fall von Fullerenen führt die Zufuhr von Energie durch Wärme, Photonen, Elektronen oder Kollisionen mit Gasmolekülen gleichermaßen zu einer Fragmentierung und der Erzeugung von C&sub2;-Fragmenten. Es ist bekannt, dass die vorstehend erwähnten Vorrichtungen zur Zufuhr von Fragmentierungsenergie auch Moleküle mit Energie versorgen.
  • Sämtliche Verfahren zur Zufuhr von innerer Energie zu Fulleren- Molekülen führen auch zu unterschiedlichen Ionisationsgraden als Ergebnis von Photonenabsorptionen sowie von Elektronen- und Tonenkollisionen. Eine Elektronenemission aus C&sub6;&sub0; führt zu C&sub6;&sub0;&spplus;, während das Einfangen eines Elektrons zu C&sub6;&sub0;&supmin; führt. Je nach der Größenordnung der durch die Fulleren-Moleküle absorbierten Energie erfolgt die Fragmentierung entweder in der Gasphase oder unter Unterstützung eines geringen (10-100 eV) Vorspannungspotenzials bei Kollision mit einem Substrat.
    • Aufgaben der Erfindung
  • Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein neuartiges Verfahren zur Zufuhr von Energie zu Fulleren-Molekülen bereitzustellen, indem man diese über ein heißes Filament leitet, was eine Fragmentierung oder beginnende Fragmentierung und Ionisierung durch einen Einfang von Elektronen oder eine Emission von Elektronen bewirkt, wonach ein Aufprall auf einem vorgespannten Substrat und ein sich daraus ergebendes Wachstum von Diamant oder diamantartigen Gebilden an Diamant- oder Fulleren-Kernen folgt.
  • Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung eines verbesserten Verfahrens zur Zufuhr von Energie zu Fulleren- Molekülen unter Hochfrequenz-Plasmaentladung, was eine Fragmentierung oder beginnende Fragmentierung und Ionisierung durch einen Einfang von Elektronen oder eine Emission von Elektronen bewirkt, wonach ein Aufprall auf einem vorgespannten Substrat und ein sich daraus ergebendes Wachstum von Diamant oder diamantartigen Gebilden an Diamant- oder Fulleren-Kernen folgt.
  • Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung eines neuartigen Verfahrens zur Zufuhr von Energie zu Fulleren-Molekülen in einem Gleichstrom-Thermoplasma, was eine Fragmentierung oder beginnende Fragmentierung und Ionisierung durch einen Einfang von Elektronen oder eine Emission von Elektronen bewirkt, wonach ein Aufprall auf einem vorgespannten Substrat und ein sich daraus ergebendes Wachstum von Diamant oder diamantartigen Gebilden an Diamant- oder Fulleren-Kernen folgt.
  • Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung eines neuartigen Verfahrens zur Zufuhr von Energie zu Fulleren-Molekülen in einem Gleichstrom-Plasmastrahl,, was eine Fragmentierung oder beginnende Fragmentierung und Ionisierung durch einen Einfang von Elektronen oder eine Emission von Elektronen bewirkt, wonach ein Aufprall auf einem vorgespannten Substrat und ein sich daraus ergebendes Wachstum von Diamant oder diamantartigen Gebilden an Diamant- oder Fulleren-Kernen folgt.
  • Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung eines verbesserten Verfahrens zur Zufuhr von Energie zu Fulleren- Molekülen unter Anwendung einer Mikrowellen-Plasmaentladung, was eine Fragmentierung oder beginnende Fragmentierung und Ionisierung durch einen Einfang von Elektronen oder eine Emission von Elektronen bewirkt, wonach ein Aufprall auf einem vorgespannten Substrat und ein sich daraus ergebendes Wachstum von Diamant oder diamantartigen Gebilden an Diamant- oder Fulleren-Kernen folgt.
  • Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen.
    • Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen
  • Diamant lässt sich unter Verwendung von Verbindungen von Alkalimetallen mit C&sub6;&sub0; (z. B. K&sub3;C&sub6;&sub0;, K&sub4;C&sub6;&sub0;, K&sub6;C&sub6;&sub0;) bilden. Diese Kohlenstoff-Alkalimetalle werden mit herkömmlichem Diamantpulver vermischt und in einem Molybdän- oder Tantal-Behälter gebracht, der durch Elektronenstrahlschweißen in einer inerten Atmosphäre verschlossen wird. Die Kapsel wird in eine tetraedrische Amboss-Apparatur gebracht und Drücken von 5-20 kbar und Temperaturen von 500-1000ºC unterworfen. Diese Bedingungen werden 1-10 Stunden aufrechterhalten, wonach Druck und Temperatur auf Umgebungsbedingungen zurückgeführt werden. Sodann wird der Behälter entfernt und das Gemisch aus Diamant, nicht-umgesetztem C&sub6;&sub0; und überschüssigem Kalium wird in ein Gefäß gegeben. Durch Erwärmen des Gefäßes auf 500ºC unter Vakuum sublimieren C&sub6;&sub0; und Kalium, wobei Diamant zurückbleibt. Eine für gewerbliche Zwecke wirtschaftlichere Vorgehensweise besteht darin, reines C&sub6;&sub0; durch ein Gemisch aus C&sub6;&sub0; und C&sub7;&sub0; zu ersetzen, wobei die gleichen Ergebnisse erzielt werden können.
  • Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden Verbindungen von Alkalimetallen mit C&sub6;&sub0; (z. B. K&sub3;C&sub6;&sub0;, K&sub4;C&sub6;&sub0;, K&sub6;C&sub6;&sub0;) in einem geeigneten feuerfesten Gefäß oder Behälter, z. B. aus Ta oder Mo, mit einem Diamant- Impfkristall vereinigt. Der Impfkristall wird auf einem Heizsockel oder einer Heizplattform, die mit einer getrennten Stromversorgung versehen ist, angeordnet. Das Gefäß wird sodann in einen Ofen gestellt und im Ofen auf eine Temperatur von 500-700ºC erwärmt. Der Diamant-Impfkristall wird durch die getrennte Stromversorgung auf 1000-1200ºC erwärmt. In der Dampfphase erfolgt durch Ladungsübertragung von den Alkalimetallatomen auf C&sub6;&sub0; die Bildung von C&sub6;&sub0;&supmin;, das am Impfkristall epitaxial in Diamant umgewandelt wird. Das Wachstum wird fortgesetzt, bis der Diamantkristall die gewünschte Größe erreicht hat.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden positive oder negative Ionen von C&sub6;&sub0;, C&sub7;&sub0; oder höheren Fullerenen oder von Gemischen von Fullerenen in einer herkömmlichen Ionenquelle erzeugt. Es können bekannte Verfahren zur Herstellung der Ionen herangezogen werden: Laser- Ablation, Einfangen von Elektronen, Elektronenbombardierung oder Photoionisation. Eine Einrichtung zur elektrostatischen Beschleunigung der Ionen auf Kilovolt-Energien wird bereitgestellt. Zu diesem Zweck können verschiedene handelsübliche Ionenquellen, z. B. Ionen- Implantationsvorrichtungen, verwendet werden. Aufgrund der Tatsache, dass nur eine positive Ladung pro C&sub6;&sub0;- oder C&sub7;&sub0;-Molekül vorhanden ist, können Raum-Ladungs-Beschränkungen überwunden werden. Es lassen sich Fulleren- Ionenströme erzielen, die um etwa zwei Größenordnungen größer sind als entsprechende Kohlenstoff-Ionenströme unter Verwendung von Graphit als Kohlenstoffquelle. Die Bombardierung von Oberflächen, die mit Diamantkernen oder Fullerenüberzügen bedeckt sind, mit Fullerenionen mit Energien von mindestens etwa 250 eV (kumulative Schwellenenergie, die zur Fragmentierung von Fulleren notwendig ist) führt zur Bildung von Diamantfilmen oder diamantartigen Filmen. Wie vorstehend erläutert, kann das Fulleren-Molekül Energie aufnehmen, indem man dem Molekül auf verschiedenen Wegen Energie zuführt. Dies bedeutet, dass man Energie in einer oder mehreren Einzelstufen, z. B. durch Laser-Bombardierung, zuführt, um die erforderliche innere Mindestenergie (etwa 250 eV) bereitzustellen, und anschließend die ionisierte Form des Moleküls beschleunigt, um sie auf einem Substrat aufprallen zu lassen, was eine Umwandlung der kinetischen Energie in innere Energie bewirkt und zur Fragmentierung führt. Zu Beispielen für verschiedene Einrichtungen zur Zufuhr von Energie gehören (1) die Photonenabsorption unter Verwendung einer Photonenquelle, z. B. eines Lasers, (2) die Absorption von thermischer Energie unter Verwendung eines heißen Filaments und (3) Elektronen- und Ionenkollisionen im Fall von Hochfrequenz-, Gleichstrom- oder Mikrowellenplasmata. Alle diese und andere herkömmliche Einrichtungen zur Zufuhr von Energie können in Verbindung mit einer Fulleren-Ionenbeschleunigung beim Aufprall auf einem Substrat eine Fragmentierung bewirken, so dass sie zur Bildung von synthetischen Diamantfilmen oder diamantartigen Filmen auf dem Substrat befähigt sind. Die Bombardierung von Oberflächen und insbesondere von feuerfesten Metalloberflächen, z. B. Wolfram, mit Fulleren-Ionen mit Energien von etwa 2,5 KeV bis mindestens etwa 250 MeV führt zur Implantation von Kohlenstoff und zur Bildung von Carbiden auf der Oberfläche oder unter der Oberfläche. Die folgenden, nicht-beschränkenden Beispiele dienen der Erläuterung weiterer Merkmale der Erfindung.
    • Beispiel I
  • Fullerene der Formeln C&sub6;&sub0; bis C&sub2;&sub6;&sub6; wurden in einer Plasma- Bogenentladung zwischen Graphitelektroden hergestellt. Etwa ein Drittel des mit Toluol und organischen Lösungsmitteln mit einem höheren Siedepunkt extrahierbaren Materials besteht aus C&sub8;&sub4; bis C&sub2;&sub0;&sub0;. Die Fulleren-Zusammensetzungen wurden durch herkömmliche massenspektrometrische Messungen charakterisiert.
    • Beispiel II
  • Ein Ansatz von 50 mg C&sub6;&sub0; wurde in ein Quarzrohr gebracht und auf 450ºC erwärmt. Man ließ einen He-Gasstrom drei Stunden bei einem Druck von 10 Torr durch das Rohr fließen. Der C&sub6;&sub0;-Dampf wurde durch das strömende He-Gas in einen Bereich des Quarzrohrs transportiert, in dem eine Entladung mit 2,45 GHz bei einer Leistung von 200 Watt aufrechterhalten wurde. Am Ende des Ansatzes waren die Wände des Reaktorgefäßes unmittelbar über der Entladung mit einem Film bedeckt, der ein milchiges Aussehen hatte und gegenüber Raumlicht recht durchsichtig war. Eine Umwandlung des schwarzen C&sub6;&sub0;-Materials in ein durchsichtiges Material hatte stattgefunden.
    • Beispiel III
  • Kalium-C&sub6;&sub0;-Verbindungen wurden unter Verwendung einer Plasma- Bogenentladung hergestellt. Es entstand Ruß, der durch Lösungsmittelextraktion und Austauschersäulen-Flüssigchromatographie verarbeitet wurde, wodurch man reines C&sub6;&sub0; erhielt. Die Herstellung wurde mit einer herkömmlichen Schlenk-Vorrichtung durchgeführt. Kleine Kaliumschnitzel (K) wurden zu einer Lösung von C&sub6;&sub0; in Toluol gegeben und zwei Stunden umgesetzt. Der gebildete schwarze Niederschlag wurde abfiltriert, auf einen Probenhalter aus rostfreiem Stahl gegeben und in einen Laser-Desorptions-Laufzeit-Massenspektrometer eingeführt. Im Gegensatz zum positiven Ionenspektrum der ursprünglichen C&sub6;&sub0;-Probe war kein C&sub6;&sub0;&spplus; sichtbar. Somit war KxC&sub6;&sub0; mit einer ionenartigen Bindung entstanden, wobei das C&sub6;&sub0; das Anion und das K das Kation bildete.
    • Beispiel IV
  • Die vorerwähnte herkömmliche Ionenerzeugung und der Ionenbeschleunigungs-Massenspektrometer wurden ferner zur Charakterisierung der Photoionisation und Photofragmentation von C&sub6;&sub0; und C&sub7;&sub0; herangezogen. Die Photoionisation, die ohne Fragmentierung unter Erzeugung von C&sub6;&sub0;&spplus; aus neutralen C&sub6;&sub0;-Molekülen durchgeführt wurde, wurde unter Verwendung von Laserstrahlphotonen von 105 eV, d.h. etwa 3 eV über dem Ionisationspotenzial von C&sub6;&sub0;, erreicht. Die Photoionen wurden auf mehrere keV beschleunigt und mit einem Kanal-Platten-Detektor nachgewiesen. Durch Erhöhung der Laserleistung auf höhere Intensitäten wurden verschiedene Photofragmente erzeugt. Diese Photofragmente umfassten C&sub5;&sub8;, C&sub5;&sub6;, ..., C&sub3;&sub2;, ..., C&sub1;&sub0;, C&sub8;, ...C. Somit war die Nuklearität des erzeugten Kohlenstoffclusters umso geringer, je höher die Laserleistung war.
  • Während vorstehend bevorzugte Ausführungsformen und begrenzte Beispiele beschrieben wurden, ist es für den Fachmann ersichtlich, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne die beanspruchte Erfindung im breiteren Sinne, wie sie in den nachstehenden Patentansprüchen dargelegt wird, zu verlassen.

Claims (20)

1. Verfahren zur Herstellung von synthetischen Diamantfilmen oder diamantartigen Filmen auf einem Substrat mit einer Substratoberfläche, die mit einem Überzug, der aus der Gruppe Fulleren und Diamant ausgewählt ist, bedeckt ist, umfassend die folgenden Stufen:
(a) Bereitstellen eines Dampfes von Fulleren-Molekülen;
(b) Bereitstellen einer Einrichtung zur Zufuhr von Energie zu den Fulleren-Molekülen;
(c) Behandeln des Dampfes von Fulleren-Molekülen mit der Einrichtung zur Zufuhr von Energie;
(d) Übertragen von Energie aus der Einrichtung zur Zufuhr von Energie auf den Dampf der Fulleren-Moleküle;
(e) Ionisieren der Fulleren-Moleküle, nachdem diese Moleküle Energie aus der Einrichtung zur Zufuhr von Energie aufgenommen haben;
(f) Anlegen einer Vorspannung an das Substrat;
(g) Aufprallenlassen der ionisierten Fulleren-Moleküle auf das Substrat und Herbeiführen einer Fragmentierung der Fulleren-Moleküle; und
(h) Fortsetzen der Stufen (a) bis (g) unter Erzielung einer bestimmten Dicke des Diamantfilms oder diamantartigen Films auf der Substratoberfläche.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Einrichtung zur Zufuhr von Energie mindestens ein heißes Filament, eine Hochfrequenz- Plasmaentladungsvorrichtung, eine Gleichstrom-Thermoplasma-Vorrichtung, eine Gleichstrom-Plasmastrahlvorrichtung, eine Photonenquelle hoher Intensität und eine Mikrowellen-Entladungsvorrichtung umfasst.
3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Stufe der Ionisierung das Einfangen von Elektronen durch die Fulleren-Moleküle umfasst.
4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Stufe der Ionisierung die Durchführung einer Elektronenemission der Fulleren-Moleküle umfasst.
5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die an das Substrat angelegte Vorspannung 10-100 Volt beträgt.
6. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Stufe der Übertragung von Energie eine beginnende oder tatsächliche Fragmentierung der Fulleren- Moleküle bewirkt.
7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die beginnende oder tatsächliche Fragmentierung die Absorption von mindestens 40-50 eV innerer Energie pro Molekül mit sich bringt.
8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Stufe des Aufprallenlassens der ionisierten Fulleren-Moleküle auf dem Substrat die Beschleunigung der ionisierten Fulleren-Moleküle auf eine Energie von 10-100 Volt, die eine Fragmentierung bewirkt, mit sich bringt.
9. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Dampf der Fulleren-Moleküle C&sub6;&sub0;-Moleküle umfasst.
10. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Fulleren-Überzug ein Fulleren umfasst, das durch Erwärmen von Fulleren enthaltendem Ruß hergestellt worden ist.
11. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Stufe der Übertragung von Energie und die Stufe des Aufprallenlassens der Fulleren-Moleküle auf das Substrat dem Fulleren-Molekül eine innere Energie von mindestens 250 eV verleiht.
12. Verfahren zur Herstellung eines synthetischen Diamantfilms oder diamantartigen Films auf einem Substrat mit einer Substratoberfläche, die mit einem aus der Gruppe Fulleren und Diamant ausgewählten Überzug bedeckt ist, umfassend folgende Stufen:
(a) Bereitstellen eines Dampfes von Fulleren-Molekülen;
(b) Bereitstellen einer Einrichtung zur Zufuhr von Energie zu den Fulleren-Molekülen, wobei die Einrichtung aus folgender Gruppe ausgewählt ist: ein heißes Filament, eine Hochfrequenz-Plasmaentladungsvorrichtung, eine Gleichstrom-Thermoplasmavorrichtung, eine Gleichstrom- Plasmavorrichtung und eine Mikrowellen-Entladungsvorrichtung;
(c) Zuführen von Energie zu den Fulleren-Molekülen unter Verwendung der Einrichtung zur Zufuhr von Energie;
(d) Beschleunigen der ionisierten Fulleren-Moleküle, um einen Aufprall auf dem Substrat zu bewirken, der eine Fragmentierung der Fulleren-Moleküle hervorruft; und
(e) Fortsetzen der Stufen (a)-(e) unter Erzielung einer bestimmten Dicke des Diamantfilms oder diamantartigen Films auf dem Substrat.
13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Fulleren-Moleküle C&sub6;&sub0;- Moleküle umfassen.
14. Verfahren nach Anspruch 12, ferner umfassend die Stufe des Anlegens einer Vorspannung an das Substrat.
15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei die Vorspannung mindestens 10 Volt umfasst.
16. Verfahren nach Anspruch 14, wobei die Stufe des Zuführens von Energie an die Fulleren-Moleküle die Übertragung einer Energie von 40-50 eV auf die Fulleren-Moleküle umfasst.
17. Verfahren nach Anspruch 14, wobei die Stufe der Vorspannung mindestens eine der Maßnahmen umfasst: Anlegen der Vorspannung durch eine Hochfrequenz- und/oder Gleichstrom-Vorspannung des Substrats und Bereitstellen eines Plasmapotenzials um das Substrat.
18. Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Stufe der Beschleunigung die Beschleunigung der ionisierten Fulleren-Moleküle auf mindestens 10 eV umfasst.
19. Verfahren nach Anspruch 12, wobei der Fulleren-Überzug ein Fulleren umfasst, das durch Erwärmen von Fulleren enthaltendem Ruß hergestellt worden ist.
20. Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Stufen (c) und (d) zur Zufuhr einer inneren Energie von mindestens 250 eV zu den Fulleren- Molekülen führt.
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