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Nanokompetenz für harte, dünne Schichten

15.01.2003 - (idw) Fraunhofer-Gesellschaft

Computerfestplatten und andere mikromechanische Geräte werden immer kleiner und leistungsfähiger. Um deren Oberflächeneigenschaften zu verbessern, erzeugen Forscher superharte, glatte und sehr dünne diamantähnliche Kohlenstoffbeschichtungen.


Ein Blick auf die elektrische Entladung, aus der superharte Kohlenstoffschichten abgeschieden werden.
Am Kopf des Reaktors befinden sich Magnetspulen, die das Plasma lenken und größere Partikel aussortieren. ©Fraunhofer IWS Die Festplatte behauptet sich wacker gegenüber ihren optischen Konkurrenten wie CD-ROM und DVD oder Festspeichern wie Flash- und SmartCard. Auch der Fortschritt des rotierenden, magnetischen Speichermediums ist gewaltig und seine Datendichte verdoppelt sich etwa alle eineinhalb Jahre. Besaß das Ungetüm, das IBM als erstes Unternehmen 1956 auf den Markt brachte, eine Kapazität von fünf Megabyte auf 50 Platten mit 60 Zentimetern Durchmesser, so ist das Microdrive das derzeit kleinste Laufwerk dieser Art: Klein wie ein Streichholzbriefchen und nur 16 Gramm leicht, speichert es mit einem Gigabyte zweihundertmal mehr. Insbesondere die hohe Zugriffs-, Schreib- und Lesegeschwindigkeit veranlasst viele Hersteller auch heute, Festplatten nicht nur in Computer, sondern auch in Videorekorder und gar Digitalkameras und tragbare MP3-Spieler zu integrieren.

Doch je höher die Speicherdichte der Festplatte wird, desto geringer muss der Abstand zwischen Schreib / Lese-Kopf und Platte sein. Dies gilt auch für die Deckschicht, die das magnetische Medium vor mechanischen Kontakten mit dem Kopf und dem Angriff von Luftsauerstoff schützt. Die bisher meist eingesetzte Technik des Magnetronsputterns wird in den kommenden Jahren nicht mehr ausreichen, um Festplatten mit nur zwei bis drei Nanometer dünnen Schichten der erforderlichen Güte zu versehen. Ein neues Verfahren, das Wissenschaftler am Dresdner Nanotechnologie-Kompetenzzentrum "Ultradünne funktionale Schichten" gemeinsam mit IBM entwickeln, erzeugt solche sehr harte und dichte diamantähnliche Kohlenstoffschichten. Für viele Anwendungen der Mikrosystemtechnik ist die damit verbundene geringe mechanische Reibung unerlässlich - nicht nur bei Festplatten.

"Im Gegensatz zum bisher für solche Schutzschichten verwendeten Kohlenstoffnitrid, scheidet bei uns eine gefilterte Pulsbogenquelle amorphen Kohlenstoff ab", erläutert Dr. Peter Siemroth, Projektleiter am Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS, das die Aktivitäten des Kompetenzzentrums seit über vier Jahren koordiniert. "Bei dieser Methode verdampft ein elektrischer Lichtbogen im Vakuum das Material der Graphitelektroden. Als superharte Schicht wächst es kontrolliert auf den Festplatten auf." Dabei wird das Plasma von Magnetfeldern gelenkt. Kleinste Partikel, die in der Bogenentladung entstehen und die Glattheit der Schicht vermindern würden, lassen sich mithilfe des Magnetfelds vollständig aussortieren.

Ansprechpartner:
Dr. Peter Siemroth
Telefon 03 51 / 25 83-4 09, Fax -3 00, peter.siemroth@iws.fraunhofer.de
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