WO2011000357A2 - Verfahren und vorrichtung zur deposition dünner schichten, insbesondere zur herstellung von multilayerschichten, nanoschichten, nanostrukturen und nanokompositen - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur deposition dünner schichten, insbesondere zur herstellung von multilayerschichten, nanoschichten, nanostrukturen und nanokompositen Download PDF

Info

Publication number
WO2011000357A2
WO2011000357A2 PCT/DE2010/000739 DE2010000739W WO2011000357A2 WO 2011000357 A2 WO2011000357 A2 WO 2011000357A2 DE 2010000739 W DE2010000739 W DE 2010000739W WO 2011000357 A2 WO2011000357 A2 WO 2011000357A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
target
laser
substrate
nanocomposites
segments
Prior art date
Application number
PCT/DE2010/000739
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2011000357A3 (de
Inventor
Franz Herbst
Valery Serbezov
Original Assignee
Vascotec Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE102009031768A external-priority patent/DE102009031768A1/de
Application filed by Vascotec Gmbh filed Critical Vascotec Gmbh
Publication of WO2011000357A2 publication Critical patent/WO2011000357A2/de
Publication of WO2011000357A3 publication Critical patent/WO2011000357A3/de
Priority to US13/340,727 priority Critical patent/US20130011440A1/en

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/24—Vacuum evaporation
    • C23C14/28—Vacuum evaporation by wave energy or particle radiation
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/28—Materials for coating prostheses
    • A61L27/30—Inorganic materials
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L29/00—Materials for catheters, medical tubing, cannulae, or endoscopes or for coating catheters
    • A61L29/08—Materials for coatings
    • A61L29/10—Inorganic materials
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L31/00—Materials for other surgical articles, e.g. stents, stent-grafts, shunts, surgical drapes, guide wires, materials for adhesion prevention, occluding devices, surgical gloves, tissue fixation devices
    • A61L31/08—Materials for coatings
    • A61L31/082—Inorganic materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2400/00—Materials characterised by their function or physical properties
    • A61L2400/12—Nanosized materials, e.g. nanofibres, nanoparticles, nanowires, nanotubes; Nanostructured surfaces
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2420/00—Materials or methods for coatings medical devices
    • A61L2420/02—Methods for coating medical devices

Definitions

  • the present invention relates to a method and a device for deposition (hereinafter also referred to as deposition) of thin layers, in particular for the production of multilayer layers, nanosheets, nanostructures and nanocomposites.
  • the present invention relates to a substrate produced by means of the aforementioned method and apparatus with a coating based on a coating composition of organic-inorganic hybrid nanocomposites, in particular for medical as well as pharmaceutical use.
  • a coating composition of organic-inorganic hybrid nanocomposites in particular for medical as well as pharmaceutical use.
  • substrate a support material
  • thin films with their specific properties take on a multitude of functions and in demanding technological products they are not endorsed by other materials in medicine, biotechnology, the energy sector, the automotive industry or the aerospace industry - just a few call - replaceable.
  • PVD physical vapor deposition
  • CVD chemical vapor deposition
  • PVD refers to a group of vacuum-based coating processes or thin-film technologies in which thin layers are formed directly by condensation of a material vapor of the starting material.
  • the group of PVD includes thermal evaporation, electron beam evaporation, pulsed laser deposition (PLD, pulsed laser ablation), vacuum arc evapo- ration (Arc-PVD), molecular beam epitaxy (Beam beam epitaxy), the sputtering (ion sputtering) ion beam deposition (IBD) and the ion plating. All listed methods have in common that the material to be deposited is present in solid form in the most evacuated coating chamber. By bombarding with laser beams, magnetically deflected ions or electrons as well as by arc discharge, the material, which is referred to as target below, is vaporized.
  • IBD is generally used for the deposition of ceramic matrix nanocomposites and has the advantage of deposition of high-quality layers at low temperatures (near R ⁇ umtemper ⁇ tur).
  • the disadvantage of this deposition technique is that the deposition rate is relatively low and even substrates with simple geometry require complex manipulation to ensure a uniform coating.
  • Sputtering is a physical process in which atoms are removed from a target by bombardment with high-energy ions (predominantly noble gas ions) and pass into the gas phase.
  • Sputtering is a technique that is characterized by a high degree of flexibility. It is able to coat almost all substrates of different geometries with a variety of materials such as metals, alloys and a variety of other materials. The main advantage of this method is the absence of enamel and droplet problems.
  • magnetron sputtering if a magnet is mounted under the target, it is called magnetron sputtering. In this configuration all conductive materials can be deposited. The development of magnetron sputtering has resulted in larger ion currents and an increase in plasma energy, respectively.
  • the vacuum arc evaporation belongs to the ion-plating PVD process.
  • an arc burns between the chamber and the target lying on positive potential, which melts and evaporates the later to be applied to the substrate target material.
  • most (up to 90%) of the vaporized target material is ionized.
  • Disadvantages of this method are that the arc - A - Glimmentl ⁇ dung has instabilities that the cathode erodes unevenly and melt droplets arise and therefore the quality of the resulting layers suffers.
  • Another disadvantage is that it is not possible to deposit organic materials.
  • the laser beam evaporation has established itself in thin-film technology as a precise method for the deposition of particularly high-quality layers and proven.
  • the material of the target is illuminated with laser radiation of high intensity (-100 MW / cm 2 ).
  • a plasma (plasma) plume is formed in which plasma propagates at high velocities, the ions reaching energies of about 10-100 eV / lon.
  • the arrangement of target and substrate is chosen so that the plasma core points in the direction of the substrate brought to a suitable temperature.
  • the deposited material settles on the substrate a few centimeters away and forms a film there.
  • the interaction of the laser beam with the target material can be controlled by the controlled application of high energy to low energy interactions.
  • the selected laser interactions with the target material are dependent on the nature of the target material and are achieved by adjusting the laser parameters or by appropriately selecting a suitable laser.
  • the disadvantages of this method relate primarily to the comparatively slower deposition than other PVD methods such as electron beam evaporation. There is the possibility of droplet formation on the substrate and large areas can not be generated. Finally, the deposition of organic materials is hampered by the possible destruction of the material. [001 1] Further recent developments in the field of PLD of polymers, biopolymers and organic materials are Matrix Assisted Pulsed Laser Evaporation (MAPLE) and the Resonate Infra Red PLD (RIR-PLD).
  • MAPLE Matrix Assisted Pulsed Laser Evaporation
  • R-PLD Resonate Infra Red PLD
  • the disadvantage of the MAPLE based technique is the Use of a (for example by means of nitrogen) frozen targets containing specific solvents (eg dimethoxy-ethane (DME), toluene), which serve as an absorber for the controlled laser energy distribution and thus prevent the photochemical damage or fragmentation of the polymer targets.
  • specific solvents eg dimethoxy-ethane (DME), toluene
  • the use of frozen targets limits the number of usable polymers to be coated.
  • Another disadvantage is seen in the low coating rate.
  • the RIR-PLD uses resonant photochemical reactions, which are adjusted to the vibration mode of the target to be evaporated.
  • the disadvantage of this method lies in the complicated and expensive construction of the reactor for interaction with the target material, such as the use of a free electron laser and the impossibility of deposition of nanomaterials.
  • the continuous compositional spread (CCS) technique is based on the sequential deposition of sub-monomolecular layers of each material from different targets, by means of which an atomic level mixture of the individual materials can be achieved.
  • the adjustment of the respective mixture of the target materials is done by adjusting the number of laser pulses that are fired at the target.
  • the disadvantage of this method is the complex apparatus design of different targets or focusing lens systems and the possibility to deposit only inorganic materials.
  • No. 6,660,343 B2 describes a method for deposition of materials by means of PLD, MAPLE or MAPLE-DW, in which a target is used by means of which separate segments can be formed in one plane.
  • the disadvantage of this method is that in the individual segments no materials with very different physical / chemical properties can be used.
  • US 2004/01 10042 A1, US 2002/0081397 A1, DE 02007009487 A1 and US 2008/0006524 A1 describe different coating methods of substrates by means of PLD of segmented targets.
  • a PLD method is presented which uses an ultrafast laser for material ablation of the target material.
  • the disadvantage of this method is the use of a multi-target manipulator, which uses diffractive optical elements to achieve an optimal "flat-top" beam profile and to optimize the constant supply of background gas to the quality of the resulting nanoparticle size and their distribution.
  • EP 101832 B1 describes a process for the combinatorial production of a library of materials in the form of a two-dimensional matrix in the surface region of a planar substrate.
  • the disadvantage of this method is the use of a complex mask technique, which allows a defined deposition of the separated substrates on a substrate.
  • hybrid techniques such as PLD magnetron sputtering and laser-deposition have been developed to produce high quality thin films, nanostructures and nanocomposites.
  • stents which carries a drug as the first layer and has a layer of magnesium over it.
  • the disadvantages of this method are the use of dip coatings and the poor control of the layer thickness and the impossibility of producing nanocomposites.
  • improved methods for the production of high quality thin films, especially multilayer films, nanosheets, nanostructures and nanocomposites are needed that do not suffer from the described limitations and allow the possibility of producing a new generation of ultra-thin layers and thereby are able to generate products or materials with a superior surface.
  • the object and object of the present invention is to provide a method and an apparatus for laser deposition for the production of thin layers, which makes it possible in particular to produce multilayer layers, nanosheets, nanostructures and nanocomposites from materials whose physical / chemical properties are very different (hybrid nanocomposites).
  • the method should cover the coating of large surfaces, a selective coating of the substrate at predetermined locations, the coating of the substrate with multilayer coatings, the non-destructive coating of the used materials and ultimately the build up of substance gradients in the nanocomposites.
  • the present method utilizes the uniform or nonuniform energy distribution across the cross section of the laser beam and provides that, unlike a source material using conventional techniques, the target may be divided into multiple areas and / or planes (hereinafter referred to as Segments) is segmented with materials of different physical and / or chemical properties, so that by a defined interaction and control of the energy influence of the laser beam on the areas of the target influencing factors successful deposition of the different materials on the target in a process, on a target , a laser beam and even with only one laser pulse can be realized.
  • the segmented target can consist of any solid material surface and have any shape, composition or orientation.
  • each target segment absorbs only as much laser energy as is necessary to evaporate / desorb the target material located in the respective segment without destroying, modifying or modifying the functionality.
  • the present process can be used for the first time to carry out a deposition of organic and inorganic materials in a technological cycle. It thus allows the synthesis of completely novel hybrid nanostructures, nanocomposites and completely new materials with previously unknown properties and their deposition on substrate surfaces.
  • Additional factors influencing the action of energy on the regions of the target can be the laser beam energy density, wavelength, pulse duration, number of laser pulses, laser pulse repetition rate, substrate-target removal, target orientation and other known parameters.
  • the process can be carried out in a closed room in which other properties such as e.g. the composition of the gases used, their pressure and temperature can be controlled.
  • the substrate can be cooled or heated.
  • inert gases, reactive gases or gas mixtures can be supplied.
  • the required energy density of the laser for the laser plasma and the transfer of the target material to the substrate as ions, electrons, neutral atoms, clusters, fine grains, droplets and the like must be very high.
  • the optimum intensity for deposition is composed of the photon energy of the laser (or wavelength of the laser), the pulse duration and the characteristics of the target material.
  • the present method is particularly suitable for the use of coatings for medical devices such as implants, chemoselective or bioselective surfaces for sensors, devices in the pharmacy, in the energy sector, in the aerospace and in the automotive industry.
  • Examples of such devices are stents, catheters, drug-eluting implants, biosensors, surface acoustic wave devices (ASW), optical waveguides, optical devices, solar cells, tools, ultra hydrophobic and ultra hydrophilic surfaces and others.
  • coatings on medical devices include nanocomposites made from biocompatible and hemocompatible polymers as well as pharmaceuticals, nanocomposites made from biocompatible and hemocompatible polymers and ceramics, nanocomposites made from biodegradable polymers and pharmaceuticals, nanocomposites from biodegradable metals and pharmaceuticals and others.
  • chemoselective materials are described in detail in "Choking Polymer Coatings for Chemical Sensors” (CHEMITECH, Vol 24 No 9, pp 27-37, McGiII et al., 1994.) Further interesting are nanocomposites of ceramics, dendrimers, and DLC (diamond-like-carbon) Examples of bioselective materials include proteins, peptides, antibodies per, DNA, RNA, Polys ⁇ cc ⁇ rdide, lipids and others and their metal, ceramic or polymer nanocomposites.
  • a substrate with a coating based on a coating composition of organic-inorganic hybrid nanocomposites in particular for medical as well as pharmaceutical use, whose physical / chemical properties are very high are different.
  • organic / inorganic materials that are manufactured with predetermined properties in a technological cycle.
  • the substrate according to the invention is characterized in that the coating composition comprises a non-polymers consisting of biodegradable inorganic and / or organic nanocomposites and releasing active ingredients
  • the active ingredient is a drug
  • rapamycin and paclitaxel are mentioned as preferred drugs here all long-term and immediate effects in consideration.
  • the drug-releasing layer is constructed of a biodegradable material that does not trigger immunological reactions in the body during degradation, such.
  • a biodegradable material that does not trigger immunological reactions in the body during degradation
  • certain metals, metal oxides of their alloys or other inorganic or organic compounds are selected from certain metals, metal oxides of their alloys or other inorganic or organic compounds.
  • the inorganic material of the substrate coating for organic-inorganic hybrid nanocomposites is a metal, especially magnesium or its alloys.
  • the drug-releasing layer preferably has mechanical properties which ensure a sufficiently high abrasion resistance of the layer during the passage of the implant to the target site as well as a sufficiently high resistance to stress, as in the case of a stent in its expansion in a stenosis , Here, an intact, undamaged surface of the implant must be present, which allows a homogeneous release of the drug. Surfaces formed from polymers such as polylactides do not have the necessary abrasion resistance and stress resistance.
  • Fig.l a schematic representation of the method and the device 1 for the deposition of thin layers; A lateral and perspective view of the in several levels (segments) 17, 18 divided targets 5, partially broken away;
  • FIG. 5 is a schematic illustration (cross section) of the distribution 29 of the laser energy in the plane of the focused laser beam 28 for different materials 17, 18;
  • Figure 6 is a schematic illustration of the Gaussian see 'energy distribution 29 of laser energy in the plane of the focused laser beam 28 for different materials 20,21;
  • FIGS. 7 to 9 show a segmented target 5, which is arranged behind a segmented polarizing disk 31 with a polarizing filter 32, in various arrangements and embodiments;
  • FIG. 10 shows a representation of the results from energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDRS) from Example 1;
  • FIG. 1 shows a representation of the results from an EDRS from Example 2;
  • FIG. 12 shows a representation of the results from a Fourier transform IR spectroscopy from Example 3.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of the method according to the invention and of the device 1 for depositing thin layers.
  • the device 1 consists of a vacuum chamber 2 and has at least one laser 3, preferably a pulsed laser 3, which is focused on the segmented target 5 by an adaptive optics (lenses, mirrors, prisms, filters, mechanisms) 4.
  • the target 5 is mounted in the illustrated preferred embodiment of the device 1 on or on a movable support (arm) 6, which allows a translational and / or a rotating movement of the target 5.
  • the target 5 rotates at about 0.05-3000 Hz.
  • the substrate holder 13 is preferably electrically insulated and can be brought to a predefined temperature via a conventional substrate heating 1 1 and / or substrate cooling 1 1.
  • the substrate 8 can alternatively or additionally be heated with a laser 12 or a different type of heat source 11, which is arranged on the rear side of the substrate 8 or its front side.
  • the temperature is measured via a thermocouple 14 or other suitable means.
  • the use of a laser source as a substrate heater 1 1 in conjunction with the described invention allows the formation of nanocomposites with different local structures within the layer. At sites exposed to local heating, crystalline or polycrystalline structures are predominantly formed, while amorphous structures occur at locations that are not heated.
  • the preferred temperatures depend on the desired type of substrate 8 and the type of coating material.
  • the temperature used is between 25 and 60 ° C.
  • the temperature range is between 25 and 50 ° C.
  • the temperature range is between 25 - 250 ° C.
  • a gas inlet 15 permits the admission of gases into the vacuum chamber 2 in the direction 16.
  • the reactor chamber 2 operates at reduced pressure upon addition of an inert gas, a reactive gas or a gas mixture.
  • the adjustment of the angle of incidence between the laser source .3,28 and the target 5 corresponds to the usual requirements, typically this angle is 45 °.
  • the laser beam 28 can preferably be guided over the target 5 with the aid of a scanning device 9.
  • any suitable laser source 3 can be used for the method according to the invention.
  • pulsed lasers 3, in particular a short-pulse laser 3 are used, for example a laser 3 operating in the visible or wavelength range;
  • These include excimer lasers for generating electromagnetic radiation in the ultraviolet wavelength range, nitrogen lasers or other short-pulse lasers such as Nd: YAG lasers (neodymium-doped yttrium aluminum garnet lasers), Nd: YLF lasers (neodymium-doped Yttrium lithium fluoride laser), CVL (coercive laser) ps laser (picosecond laser), fs laser (femtosecond laser), fiber laser, or CO 2 laser (carbon dioxide laser).
  • Nd YAG lasers
  • YLF lasers neodymium-doped Yttrium lithium fluoride laser
  • CVL coercive laser
  • ps laser picosecond laser
  • fs laser femtosecond laser
  • Lasers 3 which are suitable for the method described emit light in a wavelength of 193 nm - 1200 nm with an energy density of 20 mJ up to 15 J / cm 2 (typically 50 mJ - 5 J / cm 2 ) and a pulse duration of 1 CH 2 - 1 Ch 6 seconds and a pulse rate between 0 - 30 Hz.
  • the energy density influences the various regimes of interaction, morphology and topology of the coating surface.
  • the distance between target 5 and substrate 8 is typically between 2 - 20 cm, and more preferably specific about 8 cm. in the
  • the target-substrate distance is reversed proportional to the layer thickness achieved during a given period of deposition.
  • the target 5 and the substrate 8 are primarily positioned in a closed environment or in a reactor chamber 2, the environment of which, such as temperature, pressure and material on the segmented target 5, is controlled in order to achieve an optimum coating process and the probability fragmentation or derivatization of the coating material as far as possible exclude or minimize.
  • Suitable coating environments may be argon, oxygen, helium, nitrogen, alcohols, hydrocarbons, or equivalent gas mixtures. Other nonreactive gases can be used as a substituent for argon.
  • the pressure within the reactor chamber 2 during the coating process can gen between 10 "4 Torr and 760 betra-.
  • material injectors 10 are provided in the reaction chamber 2 close to the target 5 and work continuously or in the pulsed region synchronously with the repetition rate of the laser 3 during the coating process. Any material can be injected, such as gases, gas mixtures, pills, liquids or combinations thereof.
  • the direction of the injected material may be parallel to the target 5, over the target 5, or in the direction of the substrate 8. The choice of arrangement determines the degree of fluidity of the evaporating material from the target 5.
  • the distance between target 5 and substrate 8 is selected based on the selected injected material and is to ensure that only the evaporated target material is deposited on the surface of the substrate 8 That is, all possible reactions for cooling the plasma, recombination processes and physical removal of the injected material can be realized in the area of the substrate 8.
  • the physical removal of the injected material to fluidize the required substances is accomplished with a vacuum pump.
  • the injection material consists of Preparation of Ker ⁇ mik-Met ⁇ ll N ⁇ nokompositen as DLC-Ag or DLC-Pt or DLC-Ag + Pt N ⁇ nop ⁇ rtikeln from helium / argon gas.
  • the thickness of the coating film is generally proportional to the number of laser pulses, or the time of the coating process.
  • the film thickness can be adjusted by the number of laser pulses, the target temperature, the distance between target 5 and substrate 8 and the laser energy density.
  • the usual thickness in the production of ceramic-metal nanocomposites is between 70nm - 200 nm.
  • the segmented in two planes 17,18 target 5 is shown schematically in Figure 2, wherein a segment 18 of the target 5 of an organic material and the other segment 17 consists of an inorganic material.
  • the number of segments 17, 18 provided on / on the target 5 can be infinitely high and vary depending on the application (such as shown in FIG. 3).
  • the target 5 may take any form: parallel piped, pyramidal, cubic, spherical or other complex shapes.
  • the material on the segments 17, 18 may also be an alloy or a composite.
  • a corresponding embodiment of the target 5 and / or the orientation of the laser 3 can enable substance gradients in the synthesized nanocomposites.
  • the inorganic component of the nanocomposite positioned on the substrate surface is initially high and decreases toward the end, and the organic component is initially low and high at the end and vice versa. All possible gradient forms are conceivable.
  • the target segments 17,18 successively exposed to the laser beam 28 and thus one in their Composition alternately generated plasma particles from the different target materials.
  • complex organic compounds and inorganic materials may be alternately deposited on the substrate.
  • a low-energy process for the labile substance to be transferred is carried out nondestructively.
  • a laser ablation is performed.
  • Rapid rotation of the target 5 results in a single nanocomposite layer consisting of the materials of the individual segments 17, 18.
  • the result is a multi-layer nanocomposite consisting of alternating layers of the materials from the individual target segments.
  • the segments 17, 18 of the target 5 can also be arranged to be rotated and / or translated so that their position varies synchronously or asynchronously with the laser pulse.
  • the substrate 8 can also rotate, translate or otherwise move during the coating in order to ensure a uniform coating even of complicated three-dimensional object surfaces.
  • the method described here can also be used for the production of multilayers.
  • a segmented target 5 is used.
  • the schematic representation of the segmented target 5 in the dynamic mode of operation is shown in FIG.
  • the rotating target 5 is made up of four segments 20, 21, 22, 23 (20 organic material, 21 metal, 22 ceramic, 23 metal).
  • FIG. 4 The schematic representation of the divided into four segments 20,21, 22,23 targets 5 is shown in Figure 4.
  • This target 5 is fixed to movable arms 24,25,26.
  • the movement of the individual segments te 20,21, 22,23 occurs tr ⁇ nsl ⁇ torisch and - as shown by the arrows - preferably in the direction or opposite to the direction of the laser beam 28.
  • the necessary drive is synchronized with the repetition rate of the laser pulses.
  • the target 5 can rotate at a uniform speed, variably or stepwise.
  • each segment 20, 21, 22, 23 is alternately exposed to the focused laser beam 28, synchronized with the laser pulses and with the plane of the laser beam in which the laser energy density is optimal for the interaction of the respective target material on the selected one Segments 20,21, 22,23 is.
  • alternating plasma cores of organic material 20, of metal 21, 24 and of ceramic 23, which are deposited alternately on the surface of the substrate 8, are produced.
  • the target 5 is gradually rotated, the regime is realized by simple multitargets. If the target 5 rotates slowly, a multilayer composite of different layers of organic material, metal and ceramic is synthesized.
  • each individual segment 20, 21, 22, 23 may have any shape, such as e.g. parallelpiped, pyramidal, cubic, spherical or any other complex shape.
  • the movement of the target 5 and the movable arms 24, 25, 26 can be controlled via a predetermined program. This allows the synthesis of nanocomposites with precisely defined properties.
  • FIG. 5 The schematic illustration (cross section) of the distribution 29 of the laser energy in the plane of the focused laser beam for different materials 17,18 is shown in Fig. 5, wherein the organic material 18, the inorganic material 17, the focused laser beam 28, and the plane of the L ⁇ serenergyverannon 29 can be seen in both materials 17,18.
  • a further advantageous embodiment of the method according to the invention is based on the fact that the laser light is a polarized light.
  • This property can be used to control the fluence (energy density) of the laser light.
  • an optical filter preferably a polarizing filter 32, can be inserted between laser source and target, with the aid of which the fluence can be adjusted depending on the position of the laser Filters to the axis of the laser beam is varied from 0-100%. This makes it possible to carry out an exact control of the fluence on a target.
  • FIGS. 7 to 9 show a segmented target 5, which is arranged behind a segmented polarizing disk 31 with a polarization filter 32 in various arrangements and embodiments.
  • the following technical constructions are possible:
  • the target 5 is segmented; in the different segments 30 in the target 5 different materials are arranged, which have different evaporation energies.
  • the corresponding polarizing disk 31 has a polarization filter 32 which is set exactly to the required evaporation energy.
  • Target disk 5a and polarizing filter disk 31 are synchronized with each other in their rotational movement, ie the polarization filter arrangement is identical to the Segment ⁇ n instruct on the target 5 and synchronized rotational movement of the target 5 with the polarizing filter disk 31, the fluence of the laser beam 33,34 is exactly adapted to the evaporation energies of the materials in the segmented target 5.
  • the polarizing filters 32 are previously set so that the necessary
  • a polarization filter 32 Arranged in the axis of the laser beam 33, 34 is a polarization filter 32, which attenuates the fluence precisely at the time at which the attenuation is desired.
  • a plurality of polarizing filters can be used whose fluence attenuation is previously matched to the target material. They are placed in the path of the laser beam 33, 34 at a time when fluence mitigation is desired.
  • the polarization filter 32 describes a translatory movement.
  • a polarizing filter 32 is placed, which attenuates the fluence of the laser beam 33,34 at the desired time by left and right-handed rotation about its axis of rotation.
  • the polarization filter 32 describes a left- and right-handed rotating movement.
  • Example 1 For the synthesis of an organic-metallic biodegradable nanocomposite, a target 5 was made with segments consisting of a magnesium alloy and rhodamine 6G. One third of the round target 3 with a radius of 1.5 cm consisted of rhodamine 6G (an organic fluorescent dye) and a layer height of 2 mm; the remaining 2/3 area of the target 5 was magnesium with a layer height of 3mm. These two segments were mounted on the target holder 6 and a pressure of 2 x 10 " 4 torr given the Re ⁇ ktork ⁇ mmer. A TEA Nitrogen (N2) laser with a wavelength of 337, lnm.
  • N2 Nitrogen
  • Substrate 8 consisted of a 4 cm diameter KCI plate (Examples 3 and 4) or a 316L stainless steel plate (Examples 1 and 2) in a dimension of 2 x 2 cm.
  • the substrate temperature during the process was 22 ° Celsius.
  • the distance between substrate 8 and target 5 was 5 cm.
  • the total pressure during the process was 5m Torr, the repetition rate of the laser pulse 15 Hz.
  • the energy density on the rhodamine 6G segment was 0.25 J / cm and on the magnesium segment 3j / cm2.
  • the rotational speed of the target was 200 Hz.
  • the duration of the coating process was 20 minutes.
  • the thickness of the resulting magnesium alloy nano-composite and rhodamine 6G was 250 nm.
  • the nanocomposite prepared in this way was investigated by scanning electron microscopy (SEM), EDRS, fluorescence microscopy and Foherrier Transformation IR (FT-IR) spectroscopy.
  • Example 2 ⁇ see Fig.l 1): The experiment was carried out in the same way, but here was the target of 2/3 rhodamine 6G and 1/3 magnesium. It was investigated in the same way with REM, EDRS, fluorescence microscopy and FT-IR.
  • Example 3 ⁇ see Fig, 12: The experiment was carried out in the same way, but the target consisted only of rhodamine 6G, the energy density on the rhodamine target was 0.25J / cm. It was investigated in the same way with REM, EDRS, fluorescence microscopy and FT-IR.
  • Example 4 Rhodamine 6 G was dissolved in methanol and applied to a KCl monocrystal for FT-IR analysis and the methanol was evaporated at RT. The target thus prepared was used as a control target for the FT-IR investigations.

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abscheidung dünner Schichten, insbesondere zur Herstellung von Multilayerschichten, Nanoschichten, Nanostrukturen und Nanokompositen, durch Laserdeposition aus Targetmaterialien auf eine Substratoberfläche, welches durch folgende Merkmale gekennzeichnet ist: a) das Target (5) ist in Segmente (17, 18) mit Materialien unterschiedlichster physikalischer und/oder chemischer Eigenschaften segmentiert, b) mittels kontrollierter energetischer Verteilung (29) der fokussierten Laserenergie über dem Laserstrahl (28) - Querschnitt werden einzelne Segmente (17, 18) dieses Targets (5) mit einer jeweils abweichenden Strahlungsintensität derart bestrahlt, dass jedes Targetsegment (17, 18) bei dieser Bestrahlung die Menge an Laserenergie absorbiert, die notwendig ist, das im jeweiligen Segment (17, 18) befindliche Targetmaterial zu evaporieren oder desorbieren.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Deposition dünner Schichten, insbesondere zur Herstellung von Multilayerschichten, Nanoschichten, Nanostrukturen und Nanokompositen BESCHREIBUNG
Technisches Gebiet
[0001 ] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrich- tung zur Deposition (nachstehend auch als Abscheidung bezeichnet) dünner Schichten, insbesondere zur Herstellung von Multilayerschichten, Nanoschichten, Nanostrukturen und Nanokompositen.
[0002] Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein mittels des vorge- nannten Verfahrens und der Vorrichtung hergestelltes Substrat mit einer Beschichtung auf Basis einer Beschichtungszusammensetzung aus organisch-anorganischen Hybrid-Nanokompositen, insbesondere für den medizinischen als auch pharmazeutischen Einsatz. [0003] Unter dünnen Schichten in Materialkombinationen bezeichnet man - zumeist kristalline - Schichten mit Dicken von wenigen Nanometern bis zu einigen Mikrometern, welche auf einem Trägermaterial (nachstehend auch als Substrat bezeichnet) aufgebracht sind. In der Technologie übernehmen dünne Schichten mit ihren spezifischen Eigenschaften eine Vielzahl von Funktionen und sind in anspruchsvollen technologischen Produkten nicht durch andere Materialien in der Medizin, in der Biotechnik, im Energiesektor, in der Automobilindustrie oder der Luft-, und Raumfahrttechnik - um nur einige zu nennen - ersetzbar. Die Beschichtung von Substraten mit dünnen Schichten, insbesondere mit Nanokompositen, bewir- ken oft eine Veränderungen bzw. Erhöhung der physikalischen (thermischen, optischen, dielektrischen) Eigenschaften und Verhalten (Festigkeit, elektrische Leitfähigkeit usw.), das von dem massiver Körper aus demselben Material deutlich abweicht. Stαnd der Technik
[0004] Zur Deposition von dünnen Schichten werden Materialien (üblicherweise unter 1 μm) durch verschiedene Verfahren der Dünnschicht- technologie (Thin Film Technology) auf ein Substrat aufgebracht, um anschließend bearbeitet bzw. strukturiert zu werden. Die Abscheidung der Schichten erfolgt meist über Verfahren der physikalischen (Physical Va- pour Deposition; PVD) und chemischen Gasphasenabscheidung (Chemical Vapour Deposition; CVD). Die nachfolgenden Erörterungen sollen sich ausschließlich auf die Anwendung der in Bezug auf die vorliegende Erfindung relevanten Verfahren der physikalischen Gasphasenabscheidung begrenzen.
[0005] PVD bezeichnet eine Gruppe von vakuumbasierten Beschich- tungsverfahren bzw. Dünnschichttechnologien, bei denen dünne Schichten direkt durch Kondensation eines Materialdampfes des Ausgangsmaterials gebildet werden. In die Gruppe der PVD sind einzuordnen das thermische Verdampfen das Elektronenstrahlverdampfen (electron beam eva- poration), das Laserstrahlverdampfen (pulsed laser deposition, PLD, pulsed laser ablation), das Vakuumlichtbogenverdampfen (vacuum arc evapo- ration, Arc-PVD), die Molekularstrahlepitaxie (molecular beam epitaxy), das Sputtern (Kathodenzerstäubung; Sputtering) die ionenstrahlgestützte Deposition (ion beam deposition, IBD) sowie das lonenplattieren. [0006] Allen aufgeführten Verfahren ist gemein, dass das abzuscheidende Material in fester Form in der meist evakuierten Beschichtungskammer vorliegt. Durch den Beschuss mit Laserstrahlen, magnetisch abgelenkten Ionen oder Elektronen sowie durch Lichtbogenentladung wird das Material, das nachstehend als Target bezeichnet wird, verdampft.
[0007] IBD wird in der Regel zur Deposition von Keramik-Matrix Nano- kompositen herangezogen und besitzt den Vorteil der Deposition von qualitativ hochwertigen Schichten bei niedrigen Temperaturen (nahe Rαumtemperαtur). Der Nachteil dieser Depositionstechnik besteht jedoch darin, dass die Depositionsrate relativ gering ist und selbst Substrate mit einfacher Geometrie eine komplexe Manipulation benötigen, um eine gleichmäßige Beschichtung zu gewährleisten.
[0008] Sputtern ist ein physikalischer Vorgang, bei dem Atome aus einem Target durch Beschuss mit energiereichen Ionen (vorwiegend Edelgasionen) herausgelöst werden und in die Gasphase übergehen. Sputtern ist eine Technik, die sich durch eine hohe Flexibilität auszeichnet. Sie ist in der Lage, fast alle Substrate unterschiedlichster Geometrien mit einer Vielzahl von Materialien wie Metallen, Legierungen und eine Vielzahl anderer Materialien zu beschichten. Der Hauptvorteil dieser Methode besteht in der Abwesenheit von Schmelz und Tröpfchenproblemen. Wenn zusätzlich unter dem Target ein Magnet angebracht ist, spricht man von Magnetron- Zerstäubung. In dieser Konfiguration können alle leitfähigen Materialien deponiert werden. Die Entwicklung der Magnetronzerstäubung brachte es zu größeren lonenströmen respektive eine Erhöhung der Plasmaenergie. Der Nachteil dieser Methode ist, dass dieser Prozess nur in inerten oder reaktiven Gasen oder Gasmischungen stattfindet und die so hergestellten Beschichtungen noch Reste dieser Gase enthalten können. Daher ist es notwendig, eine sehr genaue Kontrolle des Gasflusses zu gewährleisten. Ein weiterer Nachteil besteht in der Unmöglichkeit der Abscheidung von dünnen Schichten aus organischen Materialien. Die Magnetronzerstäubung wird aus diesem Grunde in der Regel nur für die Abscheidung von Metall-Matrix und Keramik-Matrix Nanokompositen herangezogen.
[0009] Das Vakuumlichtbogenverdampfen gehört zu den ionenplattierenden PVD-Verfahren. Hierbei brennt zwischen der Kammer und dem auf positivem Potenzial liegenden Target ein Lichtbogen, der das später auf dem Substrat aufzubringende Targetmaterial schmilzt und verdampft. Bei diesem Prozess wird der größte Teil (bis zu 90 %) des verdampften Targetmaterials ionisiert. Nachteile dieser Methode sind, dass die Lichtbogen- - A - glimmentlαdung Instabilitäten aufweist, dass die Kathode ungleichmäßig erodiert und Schmelztröpfchen entstehen und daher die Qualität der so entstehenden Schichten darunter leidet. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass es nicht möglich ist, organische Materialien zu depositionieren.
[0010] Das Laserstrahlverdampfen (PLD) hat sich in der Dünnschichttechnologie als präzises Verfahren zur Abscheidung von besonders hochwertigen Schichten etabliert und bewährt. Hierbei wird das Material des Targets mit Laserstrahlung großer Intensität beleuchtet (-100 MW/cm2). Im Auftreffpunkt des Laserstrahls entsteht eine Plasmakeule (plasma plume), in der sich Plasma mit hohen Geschwindigkeiten ausbreitet, wobei die Ionen Energien von ca. 10-100 eV/lon erreichen. Die Anordnung von Target und Substrat wird so gewählt, dass die Plasmakeule in Richtung des auf eine geeignete Temperatur gebrachten Substrates zeigt. Das abge- tragene Material schlägt sich auf dem einige Zentimeter entfernt gegenüberliegenden Substrat nieder und bildet dort einen Film. Die Interaktion des Laserstrahls mit dem Targetmaterial kann durch die kontrollierte Anwendung von hochenergetischen bis hin zu niedrigenergetischen Interaktionen kontrolliert werden. Die gewählten Laserinteraktionen mit dem Tar- getmaterial sind abhängig von der Natur des Targetmaterials und werden durch die Justierung der Laserparameter oder durch entsprechende Wahl eines geeigneten Lasers erreicht. Die Nachteile dieses Verfahren betreffen in erster Linie die vergleichsweise langsamere Abscheidung als bei anderen PVD-Verfahren wie zum Beispiel Elektronenstrahlverdampfen. Es be- steht die Möglichkeit der Tröpfchenbildung auf dem Substrat und es lassen sich keine großen Flächen generieren. Schließlich ist die Deposition von organischen Materialien durch die mögliche Zerstörung des Materials erschwert. [001 1 ] Weitere kürzliche Entwicklungen auf dem Gebiet der PLD von Polymeren, Biopolymeren und organischen Materialien sind die Matrix Assisted Pulsed Laser Evaporation (MAPLE) und die Resonat Infra Red PLD (RIR-PLD). Der Nachteil der MAPLE basierenden Technik besteht im Gebrαuch eines (bspw. mittels Stickstoff) gefrorenen Targets, die spezifische Lösungsmittel (bspw. Dimethoxy-Ethan (DME), Toluol) beinhalten, die als Absorber zur kontrollierten Laserenergieverteilung dienen und damit die photochemische Beschädigung oder Fragmentierung des Polymer- targets verhindern. Der Gebrauch von gefrorenen Targets limitiert die Anzahl der einsetzbaren zu beschichtenden Polymeren. Ein weiterer Nachteil ist in der niedrigen Beschichtungsrate zu sehen. Die RIR-PLD benutzt reso- nate photochemische Reaktionen, die auf den Vibrationsmode des zu evaporierenden Targets eingestellt sind. Der Nachteil dieser Methode be- steht in dem komplizierten und teuren Aufbau des Reaktors zur Interaktion mit dem Targetmaterial wie z.B. der Einsatz eines freien Elektronenlasers und der Unmöglichkeit der Deposition von Nanomaterialien.
[0012] Die Continuous compositional-spread (CCS) technique basiert auf der sequentiellen Deposition sub-monomolekularer Schichten eines jeden Materials von verschiedenen Targets, mit Hilfe dessen eine auf atomarer Ebene befindliche Mischung der einzelnen Materialien erreicht werden kann. Die Einstellung der jeweiligen Mischung aus den Targetmaterialien erfolgt über die Einstellung der Anzahl der Laserimpulse, die auf das Target geschossen werden. Der Nachteil dieser Methode besteht in dem komplexen apparativen Aufbau von verschiedenen Targets oder fokussierenden Linsensystemen und der Möglichkeit, nur anorganische Materialien zu depositionieren. [0013] In der US 6,660,343 B2 wird eine Methode zur Deposition von Materialien mittels PLD, MAPLE oder MAPLE-DW beschrieben, bei der ein Target Verwendung findet, mittels dem getrennte Segmente in einer Ebene gebildet werden können. Der Nachteil dieser Methode besteht darin, in den einzelnen Segmenten keine Materialien mit sehr unterschiedlichen physikalischen / chemischen Eigenschaften verwendet werden können. Gründe dafür sind die Zerstörung oder Fragmentierung durch photochemische Prozesse für Materialien, die einen geringen energetischen Level zur Ihrer Zerstörung benötigen. In einer Alternative können zwei Targets mit sehr unterschiedlichen physikalischen / chemischen Eigenschaften verwendet werden, indem zwei unterschiedliche Laser eingesetzt werden. Die Industrialisierung dieser Methode und des Gerätes ist allerdings aufwendig und mit erheblichen Kosten verbunden.
[0014] In den Druckschriften US 2004/01 10042 Al , US 2002/0081397 Al , DEI 02007009487 Al und US 2008/0006524 Al werden unterschiedliche Be- schichtungsmethoden von Substraten mittels PLD von segmentierten Targets beschrieben. Speziell in US 2008/0006524 Al wird eine PLD-Methode vorgestellt, die einen ultraschnellen Laser zur Materialablation des Targetmaterials benutzt. Der Nachteil dieser Methode liegt in der Nutzung eines Multitarget-Manipulators, welcher beugende optische Elemente einsetzt, um ein optimales„flat-top" Strahlprofil zu erreichen und die ständige Zufuhr von Hintergrundgas um die Qualität der entstehenden Nanopartikel Größe und deren Verteilung zu optimieren.
[0015] Die EPl 101832 Bl beschreibt ein Verfahren zur kombinatorischen Herstellung einer Bibliothek von Materialien in Form einer zweidimensionalen Matrix im Oberflächenbereich eines flächigen Substrats. Der Nachteil dieser Methode ist die Verwendung einer komplexen Maskentechnik, die eine definierte Abscheidung der getrennten Substrate auf einem Substrat ermöglicht. Zudem liegt eine weitere Schwierigkeit in der Industrialisierung dieses Verfahrens. [0016] Es wurden darüber hinaus Hybrid-Techniken wie z.B. das PLD- Magnetron Sputtering und die Laser-Are Deposition entwickelt, um hochqualitative dünne Schichten, Nanostrukturen und Nanokompositen herzustellen. Die Probleme zur Deposition von organischen / anorganischen dünnen Schichten, Nanostrukturen und Nanokompositen mit vorherbe- stimmten Eigenschaften unter der strikten Kontrolle aller Prozess-Parameter sowie mit der gleichzeitigen oder sequentiellen Deposition von atomischen Monolayern bis hin zu Layern mit Mikrometer-Stärken in Vakuum oder bei atmosphärischen Drücken ist allerdings ungelöst. [0001 ] Ein viel versprechendes anorganisches Material für organische/anorganische Nanokomposite ist Magnesium oder dessen Legierungen. Magnesiumlegierungen werden für die Herstellung von bioabbauba- ren Stents verwendet. Es sind Stents bekannt, die aus einer Magnesiumle- gierung bestehen und mit einer Polymer-Arzneimittel-Schicht beschichtet sind. Der Nachteil dieser Konstruktion besteht in der Anwendung eines Polymers, das zu immunologischen Reaktionen führen kann.
[0002] Ferner sind Stents bekannt, die als erste Schicht ein Arzneimittel trägt und darüber eine Schicht aus Magnesium aufweist. Die Nachteile bei dieser Methode besteht in der Anwendung von dip coatings und der schlechten Kontrolle der Schichtdicke sowie der Unmöglichkeit der Herstellung von Nanokompositen. [0003] Aus den oben genannten Gründen werden verbesserte Methoden zur Herstellung von hochqualitativen dünnen Schichten, insbesondere Multilayerschichten, Nanoschichten, Nanostrukturen und Nanokompositen benötigt, die nicht unter den beschriebenen Einschränkungen leiden und die Möglichkeit der Herstellung einer neuen Generation von ultra dünnen Schichten erlauben und dadurch in der Lage sind, Produkte bzw. Materialien mit einer überlegenen Oberfläche zu generieren.
Darstellung der Erfindung [0004] Ziel und Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Methode und eine Vorrichtung für die Laserdeposition zur Herstellung von dünnen Schichten zur Verfügung zu stellen, die es erlaubt, insbesondere Multilayerschichten, Nanoschichten, Nanostrukturen und Nanokompositen aus Materialien herzustellen, deren physikalische / chemische Eigenschaften sehr verschieden sind (Hybrid-Nanokomposite). Daneben soll das Verfahren die Beschichtung großer Oberflächen, eine selektive Beschichtung des Substrates an vorher bestimmten Stellen, die Beschichtung des Substrates mit Multilayerschichten, die zerstörungsfreie Beschichtung der verwende- ten Materialien sowie letztlich den Aufbau von Substanzgradienten in den Nanokompositen erlauben.
[0005] Erfindungsgemäß werden die voranstehenden Aufgaben mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und die erfindungsgemäße Vorrichtung sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben.
[0006] Es ist bekannt, dass bei der Fokussierung eines Laserstrahls über den Strahlquerschnitt hinweg eine Energieverteilung der Laserenergie zu beobachten ist, im Gebiet der Fokusebene ist die Intensität des Laserstrahls und der Strahlradius (Taille; waist) also nicht konstant. Bei kurzen fo- kussierenden optischen Systemen ist die Dimension dieser Waist klein, bei lang fokussierenden Systemen ist dieser Bereich dagegen größer. Die Dichte der Laserenergie in dieser Region kann um einige Größenordnungen variieren und diese Variation ist nicht linear. Der ideale Laserstrahl weißt eine rotationssymmetrische Gauß'sche Energieverteilung auf.
[0007] Das vorliegende Verfahren macht sich die gleichmäßige oder ungleichmäßige Energieverteilung über den Querschnitt des Laserstrahls zu nutze und sieht vor, dass im Gegensatz zu einer den herkömmlichen Techniken entsprechenden Verwendung eines Quellenmaterials, das Target in mehrere Bereiche und/oder Ebenen (nachstehend auch als Segmente bezeichnet) mit Materialien unterschiedlichster physikalischer und/oder chemischer Eigenschaften segmentiert ist, so dass durch eine definierte Interaktion und Kontrolle der die Energieeinwirkung des Laserstrahls auf die Bereiche des Targets beeinflussenden Faktoren eine erfolgreiche Deposition der unterschiedlichen Materialien am Target in einem Prozess, an einem Target, einem Laserstrahl und selbst mit nur einem Laser- impuls verwirklicht werden kann. Das segmentierte Target kann dabei aus jeder festen Materialoberfläche bestehen und jedwede Form, Zusammensetzung oder Ausrichtung aufweisen. [0008] Aufgrund der unterschiedlichen energetischen Verteilung des fokussierten Laserstrahls bzw. der Laserenergie entlang der Interaktionsachse des Laserstahls mit dem Target ist die Interaktion des Laserstrahls mit dem Target für jedes Segment des Targets verschieden. Jedes Targetseg- ment absorbiert nur soviel Laserenergie, die notwendig ist, das im jeweiligen Segment befindliche Targetmaterial ohne Zerstörungen, Modifikationen oder Veränderung der Funktionalität zu evaporieren / desorbieren.
[0009] Mit der einfachen kontrollierbaren Interaktion von hochenergeti- sehen und/oder niedrigenergetischen Prozessen der Laserenergie mit dem Target kann durch das vorliegende Verfahren erstmals die Durchführung einer Deposition von organischen und anorganischen Materialien in einem technologischen Zyklus erfolgen. Es erlaubt damit die Synthese von völlig neuartigen Hybrid-Nanostrukturen, Nanokompositen und völlig neu- en Materialien mit bisher unbekannten Eigenschaften und deren Deposition auf Substratoberflächen.
[0010] Zusätzliche die Energieeinwirkung auf die Bereiche des Targets beeinflussende Faktoren können sein die Laserstrahlenergiedichte, Wellen- länge, Pulsdauer, Anzahl der Laserpulse, Laserpulsrepetitionsrate, Substrat- Target-Entfernung, Targetausrichtung und andere bekannte Parameter. Der Prozess kann in einem geschlossenen Raum durchgeführt werden, in dem weitere Eigenschaften wie z.B. die Zusammensetzung der verwendeten Gase, deren Druck und Temperatur kontrolliert werden können. Das Substrat kann gekühlt oder erhitzt werden. Während des Prozesses können inerte Gase, reaktive Gase oder Gasmixturen zugeführt werden.
[001 1 ] In Relation zur Dichte der Laserstrahlenergie und der Dichte der Laserleistung und bei Fixierung aller anderer Parameter können verschie- dene physikalische Prozesse in der Interaktion von Laserstrahl mit dem Targetmaterial durchgeführt werden wie z.B. Absorption, Erwärmen, Erwärmen mit Verdampfung, Erwärmung mit Schmelze und Verdampfung, sehr schnelle Erwärmung und Ablation oder direkte Ablation. Diese verschie- denen Prozesse werden zur erfolgreichen Deposition von einzelnen Materialien verwendet. So ist z.B. die benötigte Energiedichte des Lasers zur Deposition bei organischen Verbindungen oder anderen komplexen organischen Materialien sehr klein und der Prozess ist sehr schonend durch- zuführen, ohne dass dabei die funktionellen Gruppen des organischen Materials zerstört werden und es zu einer Fragmentierung kommt. Für Keramiken, Metall, Metalllegierungen oder andere anorganische Verbindungen muss die benötigte Energiedichte des Lasers für das Laserplasma und den Transfer des Targetmaterials auf das Substart als Ionen, Elektro- nen, neutrale Atome, Kluster, feine Körner, Tropfen und dergleichen sehr hoch sein. Die optimale Intensität zur Deposition setzt sich aus der photo- nen Energie des Lasers (oder Wellenlänge des Lasers), der Pulsdauer und den Charakteristika des Targetmaterials zusammen. [0012] Das vorliegende Verfahren ist im Besonderen geeignet für den Einsatz von Beschichtungen für medizinische Geräte wie z.B. Implantate, chemoselektive oder bioselektive Oberflächen für Sensoren, Vorrichtungen in der Pharmazie, im Energiesektor, in der Luft und Raumfahrt als auch in der der Automobilindustrie. Beispiele für solche Geräte sind Stents, Ka- theter, Arzneimittel freisetzende Implantate, Biosensoren, Surface acoustic wave devices (ASW), optische Waveguides, optische Geräte, Solarzellen, Werkzeuge, Ultra hydrophobic und Ultra hydrophile Oberflächen und andere. Beispiele für Beschichtungen auf medizinischen Geräten sind Nano- komposite aus bio- und hämokompatiblen Polymeren sowie Arzneimittel, Nanokomposite aus bio- und hämokompatiblen Polymeren und Keramiken, Nanokomposite aus bioabbaubaren Polymeren und Arzneimitteln, Nanokompositen aus bioabbaubaren Metallen und Arzneimitteln und weitere. Beispiele für chemoselektive Materialien werden im Detail in„Choo- sing Polymer coatings for chemical sensors" (CHEMITECH, Vol. 24 No 9 ,pp 27-37, 1994 McGiII et al.) beschrieben. Weiter von Interesse sind Nanokomposite aus Keramiken, Dendrimeren, und DLC (diamond-like-Carbon). Beispiele für bioselektive Materialien beinhalten Proteine, Peptide, Antikör- per, DNA, RNA, Polysαccαrdide, Lipide und weitere sowie deren Metall-, Keramik- oder Polymerennanokomposite.
[0013] Überdies ist es Ziel und Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Substrat mit einer Beschichtung auf Basis einer Beschichtungszusammen- setzung aus organisch-anorganischen Hybrid-Nanokompositen, insbesondere für den medizinischen als auch pharmazeutischen Einsatz, zu schaffen, deren physikalische / chemische Eigenschaften sehr verschieden sind. Hier sind zu nennen organische / anorganische Materialien, die mit vorher bestimmten Eigenschaften in einem technologischen Zyklus hergestellt werden. Parameter wie Gleichmäßigkeit, homogene Dicke, Beschichtung auf vorher bestimmten Arealen und die„surface coverage" sollen exakt kontrollierbar sein. [0014] Das erfindungsgemäße Substrat ist dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtungszusammensetzung eine aus bioabbaubaren anorganischen und/oder organischen Nanokompositen bestehende und Wirkstoffe freisetzende nichtpolymere Schicht aufweist. [0015] In einer besonders vorteilhaften Ausführung der Erfindung handelt es sich bei dem Wirkstoff um ein Arzneimittel. Als bevorzugte Arzneimittel seien neben den dem Fachmann bekannten und in § 2 Abs.l Arzneimittelgesetz beschriebenen Arzneimitteln Rapamyzin und Paclitaxel genannt. Im Übrigen kommen hier sämtliche Langzeit- und Sofortwirkstoffe in Be- tracht.
[0016] Die Arzneimittel freisetzende Schicht ist aus einem bioabbaubaren Material aufgebaut, das keine immunologischen Reaktionen im Körper auch während des Abbaus auslöst, wie z. B. bestimmte Metalle, Metalloxi- de deren Legierungen oder andere anorganische oder organische Verbindungen. Vorzugsweise ist das anorganische Material der Substratbe- schichtung für organisch-anorganische Hybrid-Nanokompositen ein Metall, vornehmlich Magnesium oder dessen Legierungen. [0017] Die Arzneimittel freisetzende Schicht besitzt vorzugsweise mechanische Eigenschaften, die eine genügend hohe Abriebsfestigkeit der Schicht während der Passage des Implantates zum Zielort, sowie eine genügend hohe Stressresistenz - wie im Falle eines Stents bei dessen Expansi- on in einer Stenose gefordert sind - gewährleisten. Hier muss eine intakte, unverletzte Oberfläche des Implantates vorhanden sein, die eine homogene Freisetzung des Arzneimittels erlaubt. Oberflächen, die aus Polymeren, wie z.B. Polylaktiden aufgebaut sind, besitzen nicht die notwendige Abriebsfestigkeit sowie Stressresistenz.
[0018] Daneben ist es Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, mittels der durch eine kontrollierte energetische Verteilung der fokussierten Laserenergie über dem Strahlquerschnitt einzelne Segmente eines Targets mit einer jeweils abweichenden Strahlungsintensi- tat bestrahlt werden können.
[0019] Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs ??? gelöst. Kurzbeschreibung der Zeichnungen
[0020] Weitere Ziele, Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten des erfindungsgemäßen Verfahrens, der Vorrichtung und des Substrats ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mehrerer Ausfüh- rungsbeispiele anhand der Zeichnungen. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von der Zusammenfassung in einzelnen Ansprüchen oder deren Rückbeziehung. [0021 ] In den Zeichnungen zeigen
[0022] Fig.l eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens und der Vorrichtung 1 zur Deposition dünner Schichten; [0023] Hg.2 eine seitliche und perspektivische Ansicht des in mehrere Ebenen (Segmente) 17, 18 aufgeteilten Targets 5, teilweise aufgebrochen;
[0024] Fig.3 eine seitliche und perspektivische Darstellung des Targets 5 in einer weiteren Ausführungsform;
[0025] Fig.4 eine schematische Darstellung des in vier Segmente 20,21 ,22,23 aufgeteilten Targets 5; [0026] Fig.5 eine schematische Abbildung (Querschnitt) der Verteilung 29 der Laserenergie in der Ebene des fokussierten Laserstrahls 28 für verschiedene Materialien 17,18;
[0027] Fig.6 eine schematische Abbildung der Gauß 'sehen Energiever- teilung 29 der Laserenergie in der Ebene des fokussierten Laserstrahls 28 für verschiedene Materialien 20,21;
[0028] Fign.7 bis 9 ein segmentiertes Target 5, welches hinter einer segmentierten Polarisationsscheibe 31 mit einem Polarisationsfilter 32 ange- ordnet ist, in verschiedenen Anordnungs- und Ausführungsformen;
[0029] Fig.10 eine Darstellung der Ergebnisse aus einer energiedispersi- ven Röntgenspektroskopie (EDRS) aus Beispiel 1 ; [0030] Fig.1 1 eine Darstellung der Ergebnisse aus einer EDRS aus Beispiel 2;
[0031 ] Fig.12 eine Darstellung der Ergebnisse aus einer Fourier- Transformations-IR-Spektroskopie aus Beispiel 3;
[0032] Fig.13 eine Darstellung der Ergebnisse aus einer Fourier- Transformations-IR-Spektroskopie aus Beispiel 4. Ausführung der Erfindung
[0033] Fig.l zeigt eine schemαtische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens und der Vorrichtung 1 zur Deposition dünner Schichten. Die Vorrichtung 1 besteht aus einer Vakuumkammer 2 und weist zumindest einen Laser 3 auf, vorzugsweise einen gepulsten Laser 3, der durch eine adaptive Optik (Linsen, Spiegel, Prismen, Filter, Mechaniken) 4 auf das segmentierte Target 5 fokussiert ist. Das Target 5 ist in der dargestellten bevorzugten Ausführung der Vorrichtung 1 an bzw. auf einem beweglichen Träger (Arm) 6 montiert, der eine translatorische und/oder eine rotierende Bewegung des Targets 5 erlaubt. Typischerweise rotiert das Target 5 mit etwa 0,05 - 3000 Hz.
[0034] Der Substrathalter 13 ist vorzugsweise elektrisch isoliert und kann über eine konventionelle Substratheizung 1 1 und/oder Substratkühlung 1 1 auf eine vordefinierte Temperatur gebracht werden. Das Substrat 8 kann alternativ oder zusätzlich mit einem Laser 12 oder eine anders geartete Wärmequelle 1 1 erhitzt werden, die auf der Rückseite des Substrates 8 o- der dessen Vorderseite angeordnet ist. Die Temperatur wird über einen Thermokoppler 14 oder andere geeignete Einrichtungen gemessen. Die Anwendung einer Laserquelle als Substratheizung 1 1 in Verbindung mit der beschriebenen Erfindung erlaubt die Bildung von Nanokompositen mit verschiedenen lokalen Strukturen innerhalb der Schicht. An Stellen, die einer lokalen Erhitzung ausgesetzt sind, kommt es vornehmlich zur Bildung von kristallinen bzw. polykristallinen Strukturen, während an Stellen, die nicht erhitzt werden, amorphe Strukturen auftreten. Die bevorzugten Temperaturen sind vom gewünschten Typ des Substrats 8 und vom Typ des Beschichtungsmaterials abhängig. Für Nanokomposite, die bspw. aus einem Keramikpolymer bestehen, spezifisch aus DLC-Teflon, liegt die einge- setzte Temperatur zwischen 25 - 60° C. Für Nanokomposite bestehend aus Metall-Rhodamin verläuft die Temperaturspanne zwischen 25 - 50° C. Für Nanokomposite bestehend aus Metallen und organischen Verbindungen verläuft die Temperaturspanne zwischen 25 - 250° C. [0035] Ein Gαseinlαss 15 erlaubt den Einlass von Gasen in die Vakuumkammer 2 in Richtung 16. Die Reaktorkammer 2 arbeitet bei verringertem Druck bei Zugabe eines inerten Gases, eines reaktiven Gases oder einer Gasmischung.
[0036] Die Einstellung des Einstrahlwinkels zwischen der Laserquelle .3,28 und dem Target 5 entspricht den üblichen Anforderungen, typischerweise beträgt dieser Winkel 45°. Der Laserstrahl 28 kann - wie aus Fig.l ersichtlich - vorzugsweise mit Hilfe einer Scaneinrichtung 9 über das Target 5 geführt werden.
[0037] Für das erfindungsgemäße Verfahren kann jedwede geeignete Laserquelle 3 genutzt werden. Gewöhnlich werden gepulste Laser 3, im Besonderen ein kurzgepulster Laser 3 eingesetzt, z.B. ein UV- oder im sicht- baren Wellenlängenbereich arbeitender Laser 3; hier sind zu nennen: Ex- cimerlaser zur Erzeugung einer elektromagnetischen Strahlung im ultravioletten Wellenlängenbereich, Stickstofflaser oder andere kurzgepulste Laser wie Nd:YAG-Laser (Neodym-dotierter Yttrium-Aluminium-Granat-Laser), Nd:YLF -Laser (Neodym-dotierter Yttrium-Lithium-Fluorid-Laser), CVL (coo- per vapour laser) ps Laser (Pikosekunden Laser), fs Laser (femtosecond Laser), Fiber Laser, oder CO2 Laser (Kohlendioxidlaser). Laser 3, die für die beschriebene Methode geeignet sind, emittieren in der Regel Licht in einer Wellenlänge von 193 nm - 1200 nm mit einer Energiedichte von 20 mJ bis zu 15 J/cm2 (typisch 50 mJ - 5 J/cm2) und einer Pulsdauer von 1 CH2 - 1 Ch 6 Sekunden und einer Pulsrate zwischen 0 - 30 Hz. Im Allgemeinen beein- flusst die Energiedichte die verschiedenen Regime der Interaktion, der Morphologie und der Topologie der Schichtoberfläche.
[0038] Der Abstand zwischen Target 5 und Substrat 8 liegt typischerweise zwischen 2 - 20 cm und besonders bevorzugt Besonderen bei ca. 8 cm. Im
Allgemeinen sind größere Abstände für die Beschichtung von größeren
Oberflächen besser geeignet. Der Target-Substrat-Abstand ist umgekehrt proportionαl zur Schichtstärke, die während eines gegebenen Zeitraums der Deposition erzielt wird.
[0039] Das Target 5 und das Substrat 8 sind vornehmlich in einer ge- schlossenen Umgebung oder in einer Reaktorkammer 2 positioniert, dessen Umgebung wie Temperatur, Druck und Material auf dem segmentierten Target 5 kontrolliert wird, um einen optimalen Beschichtungsprozess zu erreichen und die Wahrscheinlichkeit einer Fragmentierung oder Derivati- sierung des Beschichtungsmaterials weitestgehend auszuschließen bzw. zu minimieren. Geeignete Umgebungen zur Beschichtung können Argon, Sauerstoff, Helium, Stickstoff, Alkohole, Hydrocarbone oder entsprechende Gasmixturen sein. Andere nichtreaktive Gase können für Argon als Substi- tuent eingesetzt werden. Der Druck innerhalb der Reaktorkammer 2 während des Beschichtungsprozesses kann zwischen 10"4 und 760 Torr betra- gen.
[0040] In der Reaktionskammer 2 nahe des Targets 5 sind in einer bevorzugten Ausführung der Vorrichtung 1 Materialinjektoren 10 vorgesehen, die während des Beschichtungsprozesses kontinuierlich oder im gepulsten Bereich synchron der Repetitionsrate des Lasers 3 arbeiten. Jedes Material kann dabei injiziert werden, wie z.B. Gase, Gasmixturen, Pills, Flüssigkeiten oder Kombinationen daraus. Die Richtung des injizierten Materials kann parallel zum Target 5, über das Target 5 oder in der Richtung des Substrates 8 verlaufen. Die Wahl der Anordnung bestimmt den Grad der Fluidsitu- ation des verdampfenden Materials vom Target 5. Der Abstand zwischen Target 5 und Substrat 8 wird anhand des gewählten injizierten Materials gewählt und soll gewährleisten, dass sich auf der Oberfläche des Substrates 8 nur das evaporierte Targetmaterial abschlägt, das heißt, alle möglichen Reaktionen zur Abkühlung des Plasmas, Rekombinationsprozesse und physikalische Beseitigung des injizierten Materials können im Gebiet des Substrates 8 realisiert werden. Die physikalische Entfernung des injizierten Materials zur Fluidisierung der benötigten Substanzen wird mit einer Vakuumpumpe bewerkstelligt. Z.B. besteht das Injektionsmaterial zur Her- stellung von Kerαmik-Metαll Nαnokompositen wie DLC-Ag oder DLC-Pt oder DLC-Ag+Pt Nαnopαrtikeln aus Helium/Argon Gas.
[0041 ] Die Dicke des Beschichtungsfilms ist im Allgemeinen proportional zu der Anzahl der Laserpulse, beziehungsweise der Zeit des Beschich- tungsprozesses. Die Filmdicke kann durch die Anzahl der Laserpulse, der Targettemperatur, dem Abstand zwischen Target 5 und Substrat 8 und der Laserenergiedichte eingestellt werden. Die übliche Dicke bei der Herstellung von Keramik-Metall Nanokompositen beträgt zwischen 70nm - 200 nm.
[0042] Das in zwei Ebenen 17,18 segmentierte Target 5 ist schematisch in Fig.2 dargestellt, wobei ein Segment 18 des Targets 5 aus einem organischen Material und das andere Segment 17 aus einem anorganischen Material besteht. Die Anzahl der an/auf dem Target 5 vorgesehenen Segmente 17,18 kann im Übrigen unbegrenzt hoch sein und je nach Anwendungsfall (wie bspw. in Fig.3 dargestellt) variieren. Neben der dargestellten Ausführung kann das Target 5 jedwede Form aufweisen: parallele- piped, pyramidal, kubisch, sphärisch oder anderen komplexe Formen. Das Material auf den Segmenten 17,18 kann ebenso eine Legierung oder ein Komposit sein.
[0043] Darüber hinaus können eine entsprechende Ausgestaltung des Targets 5 und/oder die Ausrichtung des Lasers 3 Substanzgradienten in den synthetisierten Nanokompositen ermöglichen. So ist es denkbar, dass die anorganische Komponente des auf der Substratoberfläche despositi- onierenden Nanokomposits anfangs hoch liegt und zum Ende hin abnimmt und die organische Komponente anfangs niedrig und am Ende hoch ist und umgekehrt. Alle möglichen Gradientenformen sind dabei denkbar.
[0044] Durch eine Rotation des Targets 5 werden die Targetsegmente 17,18 nacheinander dem Laserstrahl 28 ausgesetzt und damit eine in ihrer Zusαmmensetzung alternierende Plasmakeule aus den unterschiedlichen Targetmaterialien erzeugt. Zum Beispiel können so alternierend komplexe organische Verbindungen und anorganische Materialien auf dem Substrat abgeschieden werden. Im Falle von komplexen organischen Verbin- düngen wird ein niedrig energetischer Prozess für die zu transferierende labile Substanz zerstörungsfrei durchgeführt. Im zweiten Prozess wird eine Laserablation durchgeführt.
[0045] Durch schnelle Rotation des Targets 5 erhält man eine einzige Nanokompositschicht bestehend aus den Materialien der einzelnen Segmente 17,18. Ist die Rotation dagegen langsam, so ergibt sich ein Multi- schicht-Nanokomposit bestehend aus alternierenden Lagen der Materialien aus den einzelnen Targetsegmenten. [0046] Im Übrigen können die Segmente 17,18 des Targets 5 auch so angeordnet, in Rotation und/oder in Translation versetzt werden, dass ihre Position synchron oder asynchron des Laserpulses variiert.
[0047] Femer kann auch das Substrat 8 während der Beschichtung rotie- ren, translieren oder andersartig bewegt werden, um eine gleichmäßige Beschichtung auch komplizierter dreidimensionaler Objektoberflächen zu gewährleisten.
[0048] Die hier beschriebene Methode kann auch zur Herstellung von Multischichten benutzt werden. Hier kommt ebenfalls ein segmentiertes Target 5 zum Einsatz. Die schematische Darstellung des segmentierten Targets 5 in der dynamischen Arbeitweise ist in Fig.3 dargestellt. Das rotierende Target 5 ist aus vier Segmenten 20,21 ,22,23 aufgebaut (20 organisches Material, 21 Metall; 22 Keramik, 23 Metall).
[0049] Die schematische Darstellung des in vier Segmente 20,21 ,22,23 aufgeteilten Targets 5 ist in Fig.4 wiedergegeben. Dieses Target 5 wird an beweglichen Armen 24,25,26 fixiert. Die Bewegung der einzelnen Segmen- te 20,21 ,22,23 erfolgt trαnslαtorisch und - wie durch die Pfeile dargestellt - vorzugsweise in Richtung oder entgegen der Richtung des Laserstrahls 28. Der dazu notwendige Antrieb ist mit der Repetitionsrate der Laserpulse synchronisiert.
[0050] Das Target 5 kann mit gleichmäßiger Geschwindigkeit, variabel oder schrittweise rotieren. Während der Rotation des Targets 5 wird jedes Segment 20,21 ,22,23 alternierend dem fokussierten Laserstrahl 28 ausgesetzt, synchronisiert mit den Laserpulsen und mit der Ebene des Laser- Strahls, in der die Laserenergiedichte optimal für die Interaktion des jeweiligen Targetmaterials auf dem ausgewählten Segments 20,21 ,22,23 ist. Dadurch entstehen alternierende Plasmakeulen aus organischem Material 20, aus Metal 21 ,24 und aus Keramik 23, die alternierend auf der Oberfläche des Substrates 8 abgeschieden werden. Wird das Target 5 schrittweise in Rotation versetzt, wird das Regime von einfachen Multitargets realisiert. Rotiert das Target 5 langsam, so wird ein Multilayer Komposit aus verschieden Lagen von organischem Material, Metal und Keramik synthetisiert. Rotiert das Target 5 schnell, wird ein Multikomposit aus organischem Material, Metal und Keramik synthetisiert. Das Target 5 kann in einem technolo- gischen Zyklus in den oben aufgezeigten drei Arbeitsweisen rotieren und alternierende Schichten aus einzelnen Kompositen, Mulilayern und Nano- kompositen bestehen. Dabei kann jedes einzelne Segment 20,21 ,22,23 jede beliebige Form aufweisen, wie z.B. parallelpiped, pyramidal, kubisch, sphärisch oder jede andere komplexe Form. Die Bewegung des Targets 5 und der beweglichen Arme 24,25,26 kann über ein vorher festgelegtes Programm kontrolliert werden. Dies erlaubt die Synthese von Nanokompo- siten mit exakt festgelegten Eigenschaften.
[0051 ] Die schematische Abbildung (Querschnitt) der Verteilung 29 der Laserenergie in der Ebene des fokussierten Laserstrahls für verschiedene Materialien 17,18 wird in Fig. 5 wiedergegeben, wobei das organische Material 18, das anorganische Material 17, der fokussierte Laserstrahl 28, und die Ebene der Lαserenergieverteilung 29 in beiden Materialien 17,18 zu erkennen sind.
[0052] Eine weitere vorteilhafte Ausführung des erfindungsgemäßen Ver- fahrens beruht auf der Tatsache, das Laserlicht ein polarisiertes Licht ist.
Diese Eigenschaft lässt sich zur Steuerung der Fluenz (Energiedichte) des Laserlichtes nutzen.
[0053] Um die Fluenz eines Laserstrahles 28, der auf ein Target 5 trifft, ex- akt zu steuern, kann ein optischer Filter, vorzugsweise ein Polarisationsfilter 32, zwischen Laserquelle und Target eingesetzt werden-, mit dessen Hilfe die Fluenz je nach Stellung des Filters zur Achse des Laserstrahls von 0-100% variiert wird. Dadurch ist es möglich, eine exakte Steuerung der Fluenz auf einem Target durchzuführen.
[0054] Die Fign.7 bis 9 zeigen ein segmentiertes Target 5, welches hinter einer segmentierten Polarisationsscheibe 31 mit einem Polarisationsfilter 32 angeordnet ist in verschiedenen Anordnungs- und Ausführungsformen. [0055] Folgende technischen Aufbauten sind möglich:
[0056] Wie unter anderem aus Fig.7 ersichtlich, ist das Target 5 segmentiert; in den verschiedenen Segmenten 30 im Target 5 sind unterschiedliche Materialien angeordnet, die unterschiedliche Verdampfungsenergien besitzen. Um die Verdampfungsenergien genau auf die unterschiedlichen Targetmaterialien einzustellen, besitzt eine gegenüberliegende Scheibe, die sich exakt in der Rotationsachse der Targetscheibe 5a befindet, Polarisationsfilter 32, die die gleiche Segmentierung wie das Target 5 aufweisen. An Stellen im Target 5, die eine niedrigere Verdampfungsenergie benöti- gen, besitzt die korrespondierende Polarisationscheibe 31 einen Polarisationsfilter 32, der genau auf die benötigte Verdampfungsenergie eingestellt ist. Targetscheibe 5a und Polarisationsfilterscheibe 31 sind miteinander in ihrer Rotationsbewegung synchronisiert, d.h. die Polarisationsfilteranord- nung ist identisch mit der Segmentαnordnung auf dem Target 5 und bei synchronisierter Rotationsbewegung des Targets 5 mit der Polarisationsfilterscheibe 31 wird die Fluenz des Laserstrahls 33,34 genau auf die Verdampfungsenergien der Materialien im segmentierten Target 5 angepasst. Die Polarisationsfilter 32 werden vorher so eingestellt, dass die notwendige
Fluenzabschwächung erreicht wird.
[0057] In die Achse des Laserstrahls 33,34 ein Polarisationsfilter 32 angeordnet, der die Fluenz genau in dem Zeitpunkt abschwächt, in dem die Abschwächung gewünscht ist. Dabei können mehrere Polarisationsfilter zum Einsatz kommen, deren Fluenzabschwächung vorher auf das Targetmaterial abgestimmt ist. Sie werden zu einem Zeitpunkt in den Weg des Laserstrahls 33,34 platziert, wenn eine Fluenzabschwächung gewünscht ist. Der Polarisationsfilter 32 beschreibt in der in Fig.8 gezeigten Ausführungs- form eine translatorische Bewegung.
[0058] In die Achse des Laserstrahls 33,34 wird ein Polarisationsfilter 32 platziert, der durch links und rechtsläufige Rotation um seine Drehachse die Fluenz des Laserstrahls 33,34 zum gewünschten Zeitpunkt abschwächt. Der Polarisationsfilter 32 beschreibt in der in Fig.9 gezeigten Ausführungsform eine links- und rechtsläufig rotierende Bewegung.
[0059] Zur weiteren Veranschaulichung der Erfindung soll ferner die nachfolgenden Beispiele näher beschrieben werden:
[0060] Beispiel 1 (siehe Fig.9): Zur Synthese eines organisch-metallischen biodegradierbaren Nanokomposites, wurde ein Target 5 mit Segmenten bestehend aus einer Magnesium-Legierung und Rhodamin 6G hergestellt. Ein Drittel des runden Targets 3 mit einem Radius von 1 ,5cm bestand aus Rhodamin 6G (einem organischen Fluoreszenz-Farbstoff) und einer Schichthöhe von 2mm; der restliche 2/3 Bereich des Targets 5 bestand aus Magnesium mit einer Schichthöhe von 3mm. Diese beiden Segmente wurden auf dem Targethalter 6 befestigt und ein Druck von 2 x 10"4 Torr auf die Reαktorkαmmer gegeben. Ein TEA Nitrogen (N2) Laser mit einer Wellenlänge von 337, lnm. einer Pulsdauer von 6ns und einer Energie pro Puls von 1 OmJ und einer Repetitionsrate bis zu 120Hz eingesetzt. Das Substrat 8 bestand aus einem KCI-Plättchen (Beispiel 3 und 4) mit einem Durchmes- ser von 4cm oder einem Edelstahlplättchen 316L (Beispiel 1 und 2) in einer Dimension von 2x2cm. Die Substrattemperatur während des Prozesses lag bei 22° Celsius. Der Abstand zwischen Substrat 8 und Target 5 betrug 5cm. Der Gesamtdruck während des Prozesses betrug 5m Torr, die Repetitionsrate des Laserpulses 15 Hz. Die Energiedichte auf den Rhodamin 6G - Segment betrug 0,25 J/cm und auf dem Magnesium - Segment 3j/cm2. Die Rotationsgeschwindigkeit des Targets betrug 200 Hz. Die Dauer des Beschichtungsprozesses betrug 20min. Die Dicke des erhaltenen Nano- komposites aus Magnesiumlegierung und Rhodamin 6G betrug 250nm. Das so hergestellte Nanokomposit wurde mit Rasterelektronenmikroskopie (REM), EDRS, Fluoreszenzmikroskopie und Foυrier-Transformations-IR- Spektroskopie (FT-IR) untersucht.
[0061] Beispiel 2 {siehe Fig.l 1): Das Experiment wurde in gleicher Weise durchgeführt, allerdings bestand hier das Target aus 2/3 Rhodamin 6G und 1/3 Magnesium. Es wurde in gleicher Weise mit REM, EDRS, Flurores- zenzmikroskopie und FT-IR untersucht.
[0062] Beispiel 3 {siehe Fig,12): Das Experiment wurde in gleicher Weise durchgeführt, allerdings bestand das Target nur aus Rhodamin 6G, die Energiedichte auf dem Rhodamin-Target betrug 0.25J/cm. Es wurde in gleicher weise mit REM, EDRS, Fluroreszenzmikroskopie und FT-IR untersucht.
[0063] Beispiel 4 (siehe Fig.13): Rhodamin 6 G wurde in Methanol gelöst und auf ein KCl Monokristall zur FT-IR Untersuchung aufgetragen und das Methanol bei RT verdampft. Das so hergestellte Target wurde als Kontroll- Target für die FT-IR Untersuchungen herangezogen. [0064] Ergebnisse: Die Wahl von Rhodamin als organische Komponente im organischen/metallischen Nanokomposit wurde deshalb gewählt, da man mit Hilfe der Fluoreszenz Mikroskopie die Verteilung des organischen fluoreszenz Farbstoffes im Nanokomposit leicht nachweisen kann. Würde die Verteilung des organischen Farbstoffes im Nanokomposit inhomogen sein, so würde man Clusterfluoreszenz beobachten.
[0065] Bei den REM Untersuchungen von den so hergestellten beschichteten Substraten aus Experiment 1 und 2 konnte man eine homogene Na- nokompositstruktur erkennen. Die einzelnen Kompositstrukturen harten eine Dimension von etwa 200 - 300 nm. Die Analyse auf das Element Magnesium brachte im EDRS bei Experiment 1 eine Konzentration von 0,8 % Gew.. (Fig.13) und bei Experiment 2 eine Konzentration von 0,4% Gew. (Fig.1 1 ). Allerdings wurden diese Konzentrationen auf den Edelstahlsub- straten gemessen, so dass eine exakte Aussage über die Konzentration von Magnesium nicht getroffen werden konnte. Es war jedoch ein Abfall der Magnesiumkonzentration in Proben aus Beispiel 2 zu sehen, was auf eine verringerte Konzentration des Anteiles von Magnesium im Nanokomposit schließen lässt.
[0066] Bei den Untersuchungen der beschichteten Substrate aus Experiment 1 mit Hilfe der Fluoreszenz Mikroskopie konnte man eine sehr homogene Fluoreszenz über die gesamte Fläche des Rhodamin/Magnesiυm Nanokomposite sehen. Es konnten keine Fluoreszenzkluster gefunden wer- den, was einen Beweis für die vollständige homogene Verteilung des Rhodamin 6G Farbstoffes in dem Rhodamin 6G/Magnesium Nanokompo- sites darstellt. Die gleiche Verteilung fand man bei den Substraten aus Beispiel 3 die nur mit Rhodamin 6G mit Hilfe des Lasers beschichtet wurden. [0067] Der Vergleich der FT-IR Spektren von dip beschichteten Proben aus Beispiel 4 (Fig.13) und Laser beschichteten Proben aus Beispiel 3 (Fig.12) konnten keine wesentliche Unterschiede im Spektogramm festgestellt werden. Liste der Bezugsziffern
1 Vorrichtung
2 Reαktionskαmmer
3 Laser
4 adaptive Optik
5 Target
5a Targetscheibe
6 beweglicher Targetträger / Arm
7 Plasmakeule
8 Substrat
9 Scaneinrichtung
10 Materialinjektoren
1 1 Substratheizung / Substratkühlung
12 Laser
13 Substrathalter
14 Thermokoppler
15 Gaseinlass
16 Richtung
1 7,18 Segmente
20,21 ,22,23 Segmente
24,25,26 bewegliche Arme (Targetträger)
28 Laserstrahl
29 Energieverteilung 28
30 Segment im Target 5
31 segmentierte Polarisationsscheibe
32 Polarisationsfilter
33 polarisierter Laserstrahl vor Fluenzabschwächung
34 polarisierter Laserstrahl nach Fluenzabschwächung 35 translatorische Bewegung des Polarisationsfilters
36 rotatorische Bewegung des Polarisationsfilters

Claims

ANSPRÜCHE
1. Verfahren zur Abscheidung dünner Schichten, insbesondere zur Herstellung von Multilayerschichten, Nanoschichten, Nanostrukturen und Nanokompositen, durch Laserdeposition aus Targetmaterialien auf eine Substrat (8) - Oberfläche,
gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
o) das Target (5) ist in Segmente (17,18:20,21 ,22,23) mit Materialien unterschiedlichster physikalischer und/oder chemischer Eigen- schaffen segmentiert,
b) mittels kontrollierter energetischer Verteilung (29) der fokussier- ten Laserenergie über dem Laserstrahl (28) - Querschnitt werden einzelne Segmente (17,18:20,21 ,22,23) dieses Targets (5) mit einer jeweils abweichenden Strahlungsintensität derart bestrahlt, dass jedes Targetsegment (17,18:20,21 ,22,23) bei dieser Bestrahlung die Menge an Laserenergie absorbiert, die notwendig ist, das im jeweiligen Segment (17,18:20,21 ,22,23) befindliche Targetmaterial zu evaporieren oder desorbieren.
2. Verfahren nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Target (5) während des Beschichtungsprozesses in eine gleichmäßige, schrittweise oder variable Rotation versetzt wird.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass dgs Tgrget (5) oder einzelne Segmente (17,18:20,21 ,22,23) in eine translatorische Bewegung versetzt werden.
4. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche 2 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass während der Rotation des Targets (5) das Target (5) und/oder jedes Segment (1 7, 18; 20,21 ,22,23) in eine translatorische Bewegung versetzt wird.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Substrat (8) während des Beschichtungsprozesses in Rotation und/oder in eine translatorische Bewegung versetzt wird.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangegangenen An- sprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Target (5) in ein Segment (18) aus einem organischen Material und ein Segment ( 1 7) aus einem anorganischen Material segmentiert ist.
7. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Target (5) in eine Kombination aus Segmenten (20,21 ,22,23) aus organischem Material (20), Metall (21 ,23) und Keramik (22) segmentiert ist.
8. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Target (5) in Segmente (1 7,18;20,21 ,22,23) aus einer Legierung oder einem Komposit segmentiert ist.
9. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die energetische Verteilung der fokussierten Laserenergie durch einen oder mehrere weitere auf die Bereiche des Targets (5) beeinflussende Faktoren, insbesondere die Laserstrahlenergiedichte, die Wellenlänge, die Pulsdauer, die Anzahl der Laserpulse, die Laserpulsrepetitionsrate, die Substrat-Target-Entfernung und die Targetausrichtung bestimmt wird.
10. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass während des Beschichtungsprozesses inerte Gase, reaktive Gase oder Gasmixturen zugeführt werden.
1 1 . Verfahren nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass während des Beschichtungsprozesses kontinuierlich oder im gepulsten Bereich synchron der Repetitionsrate des Lasers (3) dem Target (5) Injektionsmaterial injiziert wird.
12. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangegangenen An- sprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dgss zur Herstellung von Keramik-Metall Nanokompositen ein Injektionsmaterial aus Helium/Argon Gas verwendet wird.
13. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Segmente (17,18:20,21 ,22,23) innerhalb des Targets (5) so angeordnet sind, dass sie ihre Position synchron des Laserpulses variieren.
14. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Energiedichte des Laserstrahl (33,34) vor dem Auftritt auf dem segmentierten Target (5) mittels eines optischen Filters (32) angepasst wird, um so die Fluenz je nach Stellung des Filters (32) zur Achse des Laserstrahls (33,34) von 0-100% zu regeln.
15. Verfahren nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet,
dass der optische Filter (32) ein Polarisationsfilter (32) ist.
16. Verfahren nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet,
dass der optische Filter (32) und/oder das Target (5) eine translatorische und/oder rotatorische und/oder vorzugsweise synchronisierte Bewegung ausführen.
17. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche 14 bis 16,
dadurch gekennzeichnet,
dass der der optische Filter (32) in unterschiedliche den Segmenten des Targets (5) angepasste Segmente eingeteilt ist.
18. Vorrichtung (1 ) zur Abscheidung dünner Schichten, insbesondere zur Herstellung von Multilayerschichten, Nanoschichten, Nonostruk- turen und Nαnokompositen, durch Lαserdeposition aus Targetmaterialien auf eine Substratoberfläche, aufweisend mindestens einen Laser (3), eine Reaktionskammer (2), einen Targetträger (6) und einen Substrathalter ( 13),
dadurch gekennzeichnet
dass der Targetträger (6) derart ausgestaltet ist, dass er eine translatorische Bewegung des Targets (5) erlaubt.
19. Substrat (8) mit einer Beschichtung auf Basis einer Beschichtungszu- sammensetzung aus organisch-anorganischen Hybrid-Nanokompo- siten, insbesondere für den medizinischen als auch pharmazeutischen Einsatz,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Beschichtungszusammensetzung eine aus bioabbaubaren anorganischen und/oder organischen Nanokompositen bestehende und Wirkstoffe freisetzende nichtpolymere Schicht aufweist.
20. Substrat (8) nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet,
dass das anorganische Material für organisch-anorganische Hybrid-
Nanokompositen ein Metall, vornehmlich Magnesium oder dessen Legierungen, ist.
21 . Substrat (8) nach den Ansprüchen 15 und 16,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Wirkstoff ein Arzneimittel ist.
22. Substrat (8) nach Anspruch 1 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass die das Arzneimittel freisetzende Schicht mechanische Eigenschaften mit einer hohen Abriebsfestigkeit und einer hohen Stressresistenz aufweist.
PCT/DE2010/000739 2009-06-30 2010-06-28 Verfahren und vorrichtung zur deposition dünner schichten, insbesondere zur herstellung von multilayerschichten, nanoschichten, nanostrukturen und nanokompositen WO2011000357A2 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/340,727 US20130011440A1 (en) 2009-06-30 2011-12-30 Method and device for depositing thin layers, especially for the production of multiple layers, nanolayers, nanostructures and nanocomposites

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009031767 2009-06-30
DE102009031767.8 2009-06-30
DE102009031768A DE102009031768A1 (de) 2009-06-30 2009-06-30 Verfahren und Vorrichtung zur Deposition dünner Schichten, insbesondere zur Herstellung von Multilayerschichten, Nanoschichten, Nanostrukturen und Nanokompositen
DE102009031768.6 2009-06-30

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US13/340,727 Continuation US20130011440A1 (en) 2009-06-30 2011-12-30 Method and device for depositing thin layers, especially for the production of multiple layers, nanolayers, nanostructures and nanocomposites

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2011000357A2 true WO2011000357A2 (de) 2011-01-06
WO2011000357A3 WO2011000357A3 (de) 2011-07-14

Family

ID=43127161

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/DE2010/000739 WO2011000357A2 (de) 2009-06-30 2010-06-28 Verfahren und vorrichtung zur deposition dünner schichten, insbesondere zur herstellung von multilayerschichten, nanoschichten, nanostrukturen und nanokompositen

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20130011440A1 (de)
WO (1) WO2011000357A2 (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2491959A2 (de) * 2011-02-24 2012-08-29 Biotronik AG Beschichtetes biologisches Material mit verbesserten Eigenschaften für die Herstellung von Herzklappenprothesen
DE102011122510A1 (de) * 2011-12-29 2013-07-04 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Beschichtung von optischen Wellenleitern
CN113743241A (zh) * 2021-08-13 2021-12-03 电子科技大学 基于语义分割算法识别和量化电镜图像中纳米团聚的方法

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1993778A2 (de) * 2006-02-23 2008-11-26 Picodeon Ltd OY Beschichtung mit carbonitrid und mit carbonitird beschichtetes produkt
US20100221489A1 (en) * 2006-02-23 2010-09-02 Picodeon Ltd Oy Coating on a glass substrate and a coated glass product
GB201202128D0 (en) * 2012-02-08 2012-03-21 Univ Leeds Novel material
EP2896717A1 (de) 2014-01-15 2015-07-22 Nanotechplasma SARL Laserdirektsynthese und Abscheidung von Nanoverbundwerkstoffen oder Nanostrukturen
RU2683483C2 (ru) * 2014-12-08 2019-03-28 Нек Корпорейшн Система управления беспроводными ресурсами, беспроводная базовая станция, устройство ретрансляции, способ управления беспроводными ресурсами и программа
US20220199405A1 (en) * 2020-12-18 2022-06-23 Osram Opto Semiconductors Gmbh Method for Producing a Semiconductor Body, A Semiconductor Body and an Optoelectronic Device
EP4019663A1 (de) * 2020-12-23 2022-06-29 Advanced Nanotechonologies, S.L. Vorrichtung zum aufbringen nanostrukturen auf ein substrat

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020081397A1 (en) 1999-01-27 2002-06-27 Mcgill R. Andrew Fabrication of conductive/non-conductive nanocomposites by laser evaporation
US20040110042A1 (en) 2002-07-31 2004-06-10 Holesinger Terry G. Multilayer composites and manufacture of same
EP1101832B1 (de) 1999-11-19 2007-04-18 HTE Aktiengesellschaft The High Throughput Experimentation Company Verfahren zur kombinatorischen Herstellung einer Biblithek von Materialien
US20080006524A1 (en) 2006-07-05 2008-01-10 Imra America, Inc. Method for producing and depositing nanoparticles
DE102007009487A1 (de) 2007-02-22 2008-08-28 Laserinstitut Mittelsachsen E.V. Vorrichtung zur Laserpulsabscheidung (PLD) von Schichten auf Substrate

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3255469B2 (ja) * 1992-11-30 2002-02-12 三菱電機株式会社 レーザ薄膜形成装置
KR100384892B1 (ko) * 2000-12-01 2003-05-22 한국전자통신연구원 에르븀이 도핑된 실리콘나노점의 형성 방법
US20050034668A1 (en) * 2001-03-22 2005-02-17 Garvey James F. Multi-component substances and apparatus for preparation thereof
US20070259101A1 (en) * 2006-05-02 2007-11-08 Kleiner Lothar W Microporous coating on medical devices
US20080294236A1 (en) * 2007-05-23 2008-11-27 Boston Scientific Scimed, Inc. Endoprosthesis with Select Ceramic and Polymer Coatings

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020081397A1 (en) 1999-01-27 2002-06-27 Mcgill R. Andrew Fabrication of conductive/non-conductive nanocomposites by laser evaporation
US6660343B2 (en) 1999-01-27 2003-12-09 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Fabrication of conductive/non-conductive nanocomposites by laser evaporation
EP1101832B1 (de) 1999-11-19 2007-04-18 HTE Aktiengesellschaft The High Throughput Experimentation Company Verfahren zur kombinatorischen Herstellung einer Biblithek von Materialien
US20040110042A1 (en) 2002-07-31 2004-06-10 Holesinger Terry G. Multilayer composites and manufacture of same
US20080006524A1 (en) 2006-07-05 2008-01-10 Imra America, Inc. Method for producing and depositing nanoparticles
DE102007009487A1 (de) 2007-02-22 2008-08-28 Laserinstitut Mittelsachsen E.V. Vorrichtung zur Laserpulsabscheidung (PLD) von Schichten auf Substrate

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
MCGILL: "Choo- sing Polymer coatings for chemical sensors", CHEMITECH, vol. 24, no. 9, 1994, pages 27 - 37

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2491959A2 (de) * 2011-02-24 2012-08-29 Biotronik AG Beschichtetes biologisches Material mit verbesserten Eigenschaften für die Herstellung von Herzklappenprothesen
EP2491959A3 (de) * 2011-02-24 2014-10-15 Biotronik AG Beschichtetes biologisches Material mit verbesserten Eigenschaften für die Herstellung von Herzklappenprothesen
DE102011122510A1 (de) * 2011-12-29 2013-07-04 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Beschichtung von optischen Wellenleitern
CN113743241A (zh) * 2021-08-13 2021-12-03 电子科技大学 基于语义分割算法识别和量化电镜图像中纳米团聚的方法
CN113743241B (zh) * 2021-08-13 2023-07-11 电子科技大学 基于语义分割算法识别和量化电镜图像中纳米团聚的方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2011000357A3 (de) 2011-07-14
US20130011440A1 (en) 2013-01-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2011000357A2 (de) Verfahren und vorrichtung zur deposition dünner schichten, insbesondere zur herstellung von multilayerschichten, nanoschichten, nanostrukturen und nanokompositen
EP0442163B1 (de) Verfahren zum Herstellen von ultrafeinen Partikeln und deren Verwendung
Vick et al. Production of porous carbon thin films by pulsed laser deposition
US20080187683A1 (en) Resonant infrared laser-assisted nanoparticle transfer and applications of same
EP2653583A1 (de) Beschichtungsverfahren zur Abscheidung eines Schichtsystems auf einem Substrat, sowie Substrat mit einem Schichtsystem
DD294511A5 (de) Verfahren und vorrichtung zum reaktiven gasflusssputtern
DE102012011277B4 (de) Verfahren zur Ausbildung geschlossener flächiger Schichten aus Graphen auf der Oberfläche eines Substrats und mit dem Verfahren beschichtetes Substrat
Popescu et al. Laser ablation applied for synthesis of thin films: insights into laser deposition methods
DE102009031768A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Deposition dünner Schichten, insbesondere zur Herstellung von Multilayerschichten, Nanoschichten, Nanostrukturen und Nanokompositen
Serbezov Pulsed laser deposition: the road to hybrid nanocomposites coatings and novel pulsed laser adaptive technique
EP1558782A2 (de) Vorrichtung und verfahren zum aufdampfen eines hochtemperatursupraleiters im vakuum mit kontinuierlicher materialnachführung
EP3094760B1 (de) Laserdirektsynthese und abscheidung von nanoverbundwerkstoffen oder nanostrukturen
EP2279283A1 (de) Verfahren zur herstellung eines mehrkomponentigen, polymer- und metallhaltigen schichtsystems, vorrichtung und beschichteter gegenstand
CN109862684B (zh) 单一尺寸强流团簇脉冲束产生方法
US20030129324A1 (en) Synthesis of films and particles of organic molecules by laser ablation
DE102015120252A1 (de) Verfahren zur Deposition dünner Schichten
DE3925085C1 (de)
EP0437890A1 (de) Verfahren zum Herstellen von mehrkomponentigen Materialien
EP2152928A1 (de) Modifizierte multikanalstrukturen
DE19538110A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Erzeugen dünner Schichten aus diamantartigem Kohlenstoff auf einem Substrat nach Beschluß eines Targets mit gepulsten Elektronenstrahlen (Pseudofunkenelektronenstrahlen)
EP0389506B1 (de) Verfahren zum erzeugen dünner schichten aus hochschmelzendem oder bei hoher temperatur sublimierendem material welches aus unterschiedlichen chemischen verbindungen zusammengesetzt ist auf einem substrat
DE102012205615A1 (de) Beschichtungsverfahren, Beschichtungsanlage und optisches Element mit Beschichtung
EP0729520A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur innenwandbeschichtung von hohlköpern, insbesondere kleiner abmessungen
JP2004263245A (ja) 反応方法及び反応装置
DE4417114A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur teilchenselektiven Abscheidung dünner Schichten mittels Laserimpuls-Abscheidung (PLD)

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 10762856

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2

32PN Ep: public notification in the ep bulletin as address of the adressee cannot be established

Free format text: FESTSTELLUNG EINES RECHTSVERLUSTS NACH REGEL 112(1)EPUE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 10762856

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2