Nickelhaltige Kohlenwasserstoff-Funktionsschichten (Ni:a-C:H) für Drucksensoren

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Diamantartige Kohlen(wasser)stoff-Dünnschichten (DLC oder a-C:(H)) bieten hervorragende Eigenschaften für diverse Anwendungen, insbesondere als Verschleißschutz in Festplattenlaufwerken. In den letzten Jahren wurde die elektrische Leitfähigkeit dieser Schichten intensiv untersucht, insbesondere durch den Einbau von Metallen in die Kohlen(wasser)stoff-Matrix (Me: a-C:(H)). Dies ermöglicht eine Variation der elektrischen Leitfähigkeit über mehrere Größenordnungen. Die Dünnschichten zeigen auch piezoresistive Eigenschaften und einen einstellbaren Temperaturkoeffizienten des elektrischen Widerstands (TKR). Diese Arbeit beschreibt die Herstellung und Charakterisierung von Ni: a-C:H-Schichten für Drucksensoren. Sie weisen eine hohe Dehnungsempfindlichkeit (k-Faktor bis zu 24) und einen geringen TKR (±25 ppm/K) auf. Die Struktur besteht aus Nickelclustern, die in einer Kohlenwasserstoff-Matrix eingebettet und von Graphenlagen umhüllt sind, wodurch sie elektrisch isoliert sind. Die Herstellung erfolgt durch einen reaktiven Sputterprozess mit Argon und einem kohlenwasserstoffhaltigen Gas (Ethylen). Wichtige Parameter sind die Target-Self-Bias Spannung, der Reaktivgasfluss und die Prozesstemperatur. Die mikroskopische Struktur wird durch Röntgendiffraktometrie und Elektronenmikroskopie untersucht. Zusätzlich werden die magnetischen und elektrischen Eigenschaften sowie der Wasserstoffgehalt analysiert. W: a-C:H- und Co: a-C:H-Schichten w