Die Erfindung betrifft die Herstellung ultradünner Schichten aus Metallen, Halbmetallen und deren Legierungen auf Substraten mittels der neuen Methode„erzwungene Benetzung mit provozierter Filmkontraktion".

Metalloxidschichten sind für moderne industrielle Zwecke wichtig. Beispiele sind die passivierende Zinkoxidschicht auf Aluminium als Korrosionsschutz,

Oxidbeschichtungsverfahren als Abrasionsschutz für Werkzeuge bzw. Maschinenbauteile oder Antireflexbeschichtungen zum Strahlenschutz. Die Anwendungsbereiche dieser anorganischen Verbindungen sind gegenwärtig und zukünftig fast grenzenlos. Insbesondere im Bereich der Halbleitertechnologie sind transparente leitfähige Dünnschichtsysteme das Schlüsselelement zur Energiegewinnung (Fotovoltaik) sowie zum Informationstransfer. Darüber hinaus sind Anwendungen von Radiation Absorption Material in der passiven Rüstungstechnologie bekannt, um den Reflexionsquerschnitt bezüglich Radarstrahlung reduzieren zu können.

Etablierte Verfahren zur Oberflächenbeschichtung verschiedener Substrate mit dünnen oder auch ultradünnen Schichten sind physikalische Gasphasenabscheidungen, darunter RF Magnetron- Sputterdeposition, Elektronenstrahl-Verdampfen, Laserablation, thermisches Verdampfen usw., sowie chemische Gasphasenabscheidungen, darunter Ion Layer Gas Reaction (ILGAR) und Plasma angeregte chemische Gasphasenabscheidung.

Ein Nachteil der bisherigen Verfahren ist der technologische und energetische Aufwand, der zur Herstellung dieser qualitativ hochwertigen Schichten erforderlich ist. Zusätzlich ist die Handhabung von Vakuumtechnologie obligatorisch. Beispielsweise ist der Aufwand, um den Betrieb eines Plasmareaktors sowie einer Vakuumanlage zu realisieren, erheblich.

Der Beschichtungsprozess ist bei den genannten Beispielen an ein Inselwachstum gebunden, d. h. um eine homogene und in sich geschlossene Dünnschicht zu produzieren ist ein Mindestmaß an Schichtdicke notwendig.

Es ist bereits ein Verfahren bekannt, mit dessen Hilfe feine Metalllinien auf einem Substrat abgelegt werden können. Damit sollen insbesondere Leiterbahnmuster aus metallischen Leitern auf ein Isoliersubstrat mithilfe einer Schreibfeder aufgetragen werden, wobei die Schreibfeder mit geschmolzenen Metall benetzt wird (DE 693 06 565 T2). Eine Herstellung von Schichten ist nicht erwähnt.

Ebenfalls bekannt ist ein Elektroplattierungsverfahren zur Abscheidung von Kupfer-Indium- Gallium-haltigen Dünnschichten auf Substraten. Dabei ist Voraussetzung, dass das Substrat elektrisch leitfähig ist, da es die Anode bildet (EP 2 393 964 Bl).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur Herstellung ultradünner Schichten auf Substraten zu schaffen, das sich mit geringem apparativen und energetischen Aufwand durchführen lässt und mit dessen Hilfe Schichten mit einer Dicke hergestellt werden können, die kleiner ist als die Schichtdicke der bisher bekannten Verfahren.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung ultradünner Schichten mit den im Anspruch 1 genannten Verfahrensschritten vor. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.

Das von der Erfindung vorgeschlagene Verfahren ermöglicht es, ultradünne Schichten im Bereich von 3 nm bis 25 nm Dicke herzustellen.

Darüber hinaus ist das Verfahren in der Lage, ohne den technischen und energetischen Aufwand herkömmlicher Beschichtungstechniken auszukommen.

Die Erfindung ist zur Herstellung von Schichten unterschiedlicher Metalle/Halbmetalle sowie deren Legierungen geeignet. Insbesondere können als Beispiele genannt werden: Gallium, Indium, Wismut, Zinn, Zink, Aluminium, Germanium und deren Legierungen. Diese hier beschriebenen anorganischen Stoffe haben folgende gemeinsame Merkmale:

- sie sind bei sachgemäßer Verwendung nicht toxisch und nicht karzinogen

- sie sind niedrig schmelzend mit Temperaturen von unter 1000 °C und haben eine hohe Oberflächenspannung im flüssigen Zustand

- sie zeigen eine Tendenz zur Ausbildung einer passivierenden Oxidschicht

- die ausgebildeten Oxide/Hydroxide bilden polymorphe Kristallstrukturen

- sie sind legierbar mit den Schmelzpunkt erniedrigenden Eutektika von weniger als 300 °C

- die Transparenz der metallischen Oxide/Hydroxide ist durch Tempern beeinflussbar

- die metallischen Oxide/Hydroxide können Halbleitereigenschaften besitzen.

Das Verfahren ist aber nicht auf die genannten Elemente/Elementverbindungen beschränkt sondern auch auf andere Elemente anwendbar, beispielsweise auf Antimon, Arsen, Bor, Tellur und insbesondere Thallium sowie Legierungen dieser Elemente.

Das von der Erfindung vorgeschlagene Verfahren lässt sich aufgrund der geringen

Anforderungen an Apparaturen und Energie auch schneller durchführen, sodass auf diese Weise ebenfalls eine Kostenersparnis eintritt.

In Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Schichtmaterial erwärmt und dann in flüssiger Form auf die zu beschichtende Oberfläche des Substrats aufgetropft wird. Die Erwärmung kann beispielsweise in einer Flasche oder einem sonstigen Behälter erfolgen.

Das Aufbringen der Tropfen kann bei einer größeren zu beschichtenden Oberfläche an mehreren Stellen erfolgen. Um das flüssige auf die Oberfläche aufgebrachte Schichtmaterial über die Oberfläche zu verteilen, kann in Weiterbildung vorgesehen sein, dies mithilfe eines Abstreichers durchzuführen. Dabei kann der Abstreicher über das Substrat bewegt werden, um die Flüssigkeit zu verteilen. Andererseits kann auch das Substrat bewegt werden.

Es kann vorgesehen sein, dass als Abstreicher ein in einer Kristallebene gebrochener Siliziumwafer verwendet wird.

Nach dem Verteilen des flüssigen Schichtmaterials über im Wesentlichen die gesamte zu beschichtende Oberfläche des Substrats wird in Weiterbildung der Erfindung die Oberfläche der flüssigen Schicht beispielsweise mit einer Kante des Abstreichers berührt. Dies erzeugt das Aufreißen des flüssigen Materialfilms mit dem sich daran anschließenden

Rückzugsbestreben des Materials.

Zur Verbesserung des Abfließens des Materialfilms kann in weiterer Ausgestaltung der Erfindung das Substrat schräg gestellt werden.

In Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass nach dem Aufbringen einer ultradünnen Schicht in der beschriebenen Weise eine zweite Schicht in genau der gleichen Weise aufgebracht wird, wobei der Vorgang auch zur Aufbringung mehrere Schichten wiederholt werden kann.

Bei den mehreren Schichten kann es sich um Schichten des gleichen Materials oder verschiedener Materialien handeln. Es ist auch möglich, dass gleiche aber unterschiedlich vorbearbeitete oder vorverarbeitete Material für die weiteren Schichten zu verwenden.

Insbesondere kann vorgesehen sein, dass eine Schicht aus alternierenden Materialien hergestellt wird.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Substrat vor und/oder während des Aufbringens der Schicht beheizt wird.

Wie bereits erwähnt kann das Verfahren in Weiterbildung in einer Normalatmosphäre und/oder unter Normalbedingungen durchgeführt werden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Konfiguration der einzelnen Schichten mithilfe der Prozessparameter Temperatur, Luftfeuchtigkeit,

Sauerstoffpartialdruck und Beschichtungszeit verändert wird.

In Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Eigenschaften der

Schichtmaterialien durch ihre stöchiometrische Zusammensetzung verändert werden.

Es kann ebenfalls vorgesehen sein, dass die Leitfähigkeitsdauer eines Schichtsystems mittels der Auswahl der stöchiometrischen Zusammensetzung der verwendeten Materialien und/oder der Anzahl der abgeschiedenen Schichten voreingestellt wird. Es hat sich herausgestellt, dass eine nach dem Verfahren hergestellte Multischicht von Schicht zu Schicht fortschreitend eine geringere Oberflächenrauigkeit aufweist als das Substrat, auf dem die Schichten abgeschieden wurden. Daher kann das Verfahren zur Verringerung der Oberflächenrauigkeit des Endprodukts gegenüber dem Substrat verwendet werden.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorzüge der Erfindung ergeben sich aus den

Ansprüchen und der Zusammenfassung, deren beider Wortlaut durch Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht wird, der folgenden Beschreibung bevorzugter

Ausführungsformen der Erfindung sowie anhand der Zeichnung. Hierbei zeigen:

Figur 1A eine schematische Darstellung des von der Erfindung vorgeschlagenen Verfahrens zur Herstellung ultradünner Schichten;

Figur 1B eine schematische Darstellung des Verfahrens aus einer anderen Richtung;

Figur 2 eine Darstellung eines Glassubstrats mit einer gestuften Dreifachschicht;

Figur 3 eine grafische Darstellung zur Beweisführung der erreichten Schichtdicken bei einfacher Schicht sowie bei Multischichtsystemen mittels Röntgenreflektometrie;

Figur 4 eine Tabelle der Ergebnisse der Röntgenreflektometrie aus Figur 3 und eine

Modellvorstellung der Dicken und der Elektronendichten der alternierenden Schichten im Multischichtsystem;

Figur 5 eine grafische Darstellung zur Angabe der möglichen Leitfähigkeiten von

Schichten/Multischichten mittels Strom- Spannungsmessung;

Figur 6 eine grafische Darstellung zur Angabe der möglichen Leitfähigkeiten von

Schichten Multischichten im Vergleich zu Modell über einen Zeitraum von 60 Tagen nach Präparation;

Figur 7 eine grafische Darstellung zur Angabe der Transparenz von Multischichten;

Figur 8 eine grafische Darstellung der erreichten Schichtdicken bei einfacher Schicht sowie bei Multischichtsystemen mittels Röntgenreflektometrie;

Figur 9 eine grafische Darstellung der erreichten Schichtdicken bei einfacher Schicht sowie bei Multischichtsystemen mittels Röntgenreflektometrie.

Die in den Figuren 1 - 7 dargestellten Ausführungsbeispiele wurden mithilfe von Gallium bzw. Galliumhydroxid durchgeführt. Die Figur 8 bezieht sich auf eine Gallium-Indium- Legierung und die Figur 9 auf eine Gallium-Indium-Zinn-Legierung.

In der Figur 1 wird das Verfahren zur Herstellung von ultradünnen Schichten aus Metall und metallischer Oxide/Hydroxide durch die erzwungene Benetzung mit provozierter

Filmkontraktion dargestellt. Als Beispiel dient elementares Gallium. Im Fall von Legierungen sind zuvor stöchiometrische Einwaagen der Produkte notwendig, die anschließend gemeinsam temperiert und zu einer Legierung eingeschmolzen werden.

Im Vorfeld der in Figur 1A und 1B gezeigten Schichtproduktion von Ga/Ga(OH)x wird Gallium in einer Polyethylenflasche verflüssigt. Die Polyethylenflasche mit Gallium wird in ein

Wasserbad auf einer Laborheizplatte gestellt und auf ca. 60 °C aufgewärmt. Dies

gewährleistet eine durchgängige Verflüssigung des gesamten Galliumvolumens in der Polyethylenflasche. Das verflüssigte Gallium wird mittels Pasteurpipette aus Kalksoda- Klarglas auf die nasschemisch gereinigten Substrate 1 geträufelt. Die nasschemische

Vorbehandlung der Substrate 1 wird mit RCA Reinigung durchgeführt. Die Substrate 1 befinden sich auf einer beliebigen glatten Unterlage 10 (siehe Figur 1B) auf einer Heizplatte, die eine konstante Prozesstemperatur von 35 °C zum Arbeiten mit reinem Gallium liefert. Bei bestimmten Legierungen kann die Temperatur auch höher liegen. Dies gewährleistet ein Unterbinden möglicher unerwünschter Verfestigung durch Kristallisation des Metalls am Substrat 1. Die verwendete Menge an flüssigem Gallium variiert je nach beabsichtigter Probengröße.

In Figur 1A ist zu sehen, wie die Abscheidung der ultradünnen Schicht aus Gallium 2 auf diversen Substraten 1 mit einem Silizium- Wafer als Präparationsinstrument, im Folgenden als Abstreicher 3 bezeichnet, realisiert wird. Um eine für die Präparation notwendige

Formschlüssigkeit zwischen Substrat 1 und Abstreicher 3 zu gewährleisten, ist eine möglichst gerade Bruchkante am Abstreicher 3 zu verwenden. Dieser Abstreicher 3, zu dessen

Realisierung der Silizium Wafer in der Kristallebene gebrochen und RCA gereinigt wird, wird im Winkel von etwa 90° auf das Substrat 1 aufgestellt und an den bereits auf dem Substrat 1 befindlichen flüssigen Galliumtropfen 2 herangeführt, siehe die Position 1 links in der Figur 1A. Der Abstreicher 3 wird so angeordnet, dass er nur über den Kontakt mit dem flüssigen Gallium 2 auf das Substrat 1 einwirkt, aber keine direkte Berührung zwischen dem

Abstreicher 3 und dem Substrat 1 stattfindet. Dies würde nämlich zu unerwünschten kratzerartigen Fehlstellen auf oder in den Schichten führen. Um diesen direkten Kontakt zu vermeiden können Distanzhalter verwendet werden, bei denen es sich beispielsweise um Glasobjektträger 5 mit einer Dicke von 1 mm sowie darauf befindliche unpolierte

Siliziumwafer 6 mit einer Dicke von etwa 0,4 mm handeln kann. Aufgrund ihrer rauen Oberflächenstruktur werden diese Siliziumwafer 6 nicht von Gallium benetzt.

Der Abstreicher 3 wird dann dem Galliumtropfen 2 entgegen gekippt, sodass dieser großflächiger mit dem Gallium 2 im Kontakt steht. Der Abstreicher 3 wird nun in einem Winkel von etwa 60° bis 80° zum Substrat 1 gehalten. Das Substrat 1 wird anschließend langsam und konstant unter dem Abstreicher 3 hindurch bewegt, wie dies durch die verschiedenen Positionen 1 bis 4 in Figur 1 A darzustellen versucht wird. Der Winkel zwischen dem Abstreicher 3 und dem Substrat 1 wird während dieser Bewegung bis auf etwa 45° verringert. Als ein reines Beispiel kann eine Geschwindigkeit von 3,5 mm/s angenommen werden. Das so aufgestaute flüssige Gallium 2 wird durch den Abstreicher 3 gleichmäßig auf dem Substrat 1 aufgetragen. Dadurch entsteht eine etwa 1,5 mm dicke und geschlossene flüssige Galliumdecke auf dem gesamten Substrat 1.

Mit einer beliebigen Kante des Abstreichers 3 wird nun ein Randbereich der flüssigen Galliumdecke berührt. Die somit erzeugte Anomalie in der Energielandschaft der Oberfläche des Galliums 2 provoziert ein Aufreißen des 1,5 mm dicken Galliumfilms und ein Entstehen einer Kerbe 7, schematisch in der Position 3 in Figur 1A zu sehen.

Dadurch entsteht ein Rückzugsbestreben des noch flüssigen Galliums 2 zu den Enden des Substrats, was durch die hohe Oberflächenspannung des flüssigen Galliums 2 verursacht wird. Zusätzlich kann durch das Schrägstellen des Substrats 1 ein Gefälle erzeugt werden, womit die beschichtete Fläche auf dem Substrat 1 vergrößert wird. Der zu beobachtende Prozess ähnelt einer Entnetzung des flüssigen Galliums 2 vom Substrat 1, jedoch bleibt zwischen den flüssigen Phasen 8 an den Substratenden ein ultradünner Gallium- Gallium(hydr)oxidfilm 9 zurück, der augenblicklich weiter oxidiert.

Auf diese Weise wird eine ultradünne Beschichtung aus Gallium auf der Oberseite des Substrats 1 hergestellt. Der Vorgang kann mehrfach wiederholt werden, wobei für die folgenden Schichten das gleiche Material oder auch ein anderes Material verwendet werden kann.

Den Abschluss an der Grenzfläche zwischen Schicht und Luft bildet eine Deckschicht mit definierter Elektronendichte. Die endgültige Deckschicht einer Multischicht kann eine Schutzwirkung für die darunter befindlichen Schichten aufweisen und für eine nachhaltige elektrische Leitfähigkeit der Multischichten sorgen.

Die Figur 2 zeigt eine grafische Darstellung eines Kalk- Natron- Glasobjektträgers 1. Auf dem Objektträger 1 ist ein Multischichtsystem aus dreifachem Ga/Ga(OH)x abgeschieden und entsprechend bezeichnet. Die kurzen Seiten des Glasobjektträgers zeigen noch den flüssigen Rest des verbrauchten Galliums. Dazwischen deutlich zu erkennen ist die homogene

Ga/Ga(OH)x Dreifachschicht. Die linke Seite des Bilds zeigt einen unbeschichteten Teil des Glasobjektträgers 1, nach rechts folgt eine Einfachschicht, dann eine Doppelschicht und schließlich die homogene Dreifachschicht.

Figur 3 zeigt die Ergebnisse der Röntgenreflektometrie. Abgebildet sind auf der linken Seite die gemessenen Ga/Ga(OH)x Multischichten von einfache- bis achtfache Schicht (1 L bis 8 L). Die geschlossenen Symbole sind hierbei Datenpunkte, durchgezogene Linien die

entsprechenden Fitkurven, aus denen die Elektronendichteprofil und Schichtdicken (beide auf der rechten Seite) ermittelt wurden. Zur übersichtlichen Darstellung wurden die

Reflexionskurven jeweils um Faktor 100 und die Elektronendichteprofile jeweils um 0,5 e ^~ /°A ³ vertikal verschoben. Die Elektronendichteprofile zeigen deutlich die periodisch wechselnde A/B-Formation der abgeschiedenen Multischichten. Aus separierten Messungen der Oberflächenrauigkeiten der verwendeten Substrate und im Vergleich zu den hier vorgestellten Ergebnissen ist ein außergewöhnliches Verhalten der Ga/Ga(OH)x Multischichten zu beobachten. Schicht um Schicht wird die ursprünglich hohe Rauigkeit des Substrats kompensiert. Infolgedessen haben die Multischichten eine geringere Grenzflächen- sowie Oberflächenrauigkeit als die reinen Substrate.

Die Grafik rechts unten in Figur 3 zeigt den monotonen Anstieg der Gesamtschichtdicke mit der Anzahl der Beschichtungsschritte. Hierbei liegt die finale Dicke einer Einfachschicht bei etwa 3,5 nm und die Dicke einer Achtfachschicht bei etwa 23 nm. Die Erkenntnisse aus der Reflektometrie sind systematisch in die Generierung der Modellvorstellung aus Figur 4 eingeflossen.

Die Ergebnisse zu den Schichtdicken aus der Röntgenreflektometrie sind tabellarisch in Figur 4 oben aufgelistet.

Die Figur 4 unten zeigt eine Modellvorstellung einer Multischicht. Dieses Modell wurde zur Beschreibung des Ga/Ga(OH)x Systems entwickelt, es gilt in erster Näherung aber auch für die genannten niedrigschmelzenden Legierungen.

Hierbei bedeuten:

Ig = Gesamtdicke des Schichtsystems

11 = Komponente mit hoher Elektronendichte (zum Beispiel Gallium)

1 ₂ = Komponente mit niedriger Elektronendichte (zum Beispiel Galliumhydroxid)

Irep = Wiederholeinheit aus Ii + l ₂ (wird pro Beschichtungszyklus erzeugt)

Itop = passivierenden Abschlussschicht an der Film/Luft-Grenzfläche mit niedrigster

Elektronendichte im gesamten Schichtsystem.

Die Figur 5 zeigt nun die Abhängigkeiten des elektrischen spezifischen Widerstands mit der Anzahl der produzierten Schichten. Zu erkennen ist, dass die Einfachschicht (1 L) innerhalb 60 Tage durchoxidiert. Dieser Prozess ist zwar mit der Zunahme von Transparenz, jedoch mit Verlust der elektrischen Leitfähigkeit verbunden. Letztere kommt nach ca. 60 Tagen vollkommen zum Erliegen. Die Doppelschicht (2 L) zeigt nicht nur einen geringeren spezifischen Widerstand als die Einfachschicht, sondern auch eine verstärkte

Unempfindlichkeit gegenüber Umwelteinflüssen, wodurch im Laufe von 60 Tagen nur geringe Veränderungen des spezifischen Widerstands eintreten. Ab der Dreifachschicht kann von einer gewissen Robustheit der elektrischen Leitfähigkeit ausgegangen werden. Die Schicht bzw. die Schichten an der Film/Luft-Grenzfläche scheinen die elektrische Leitfähigkeit der Schichten darunter in der Form zu konservieren, dass ab einer bestimmten Schichtanzahl (für Ga/Ga(OH)x = Dreifachschicht) eine Permeationsbarriere gegenüber reaktiven H ₂ 0, OH ^" und O2 Molekülen zu beobachten ist.

Die Figur 6 fasst die Ergebnisse aus Figur 5 unter Hinzunahme der Ergebnisse der einzelnen Schichtdicken aus der Röntgenreflektometrie (Figur 3) zusammen und zeigt den Trend der Entwicklung des elektrischen spezifischen Widerstands zwischen dem Tag 0 und dem Tag 60 seit der Schichtherstellung. Dabei ist der spezifische Widerstand des elektrisch leitenden Anteils (Gallium) gegen die ermittelte Gesamtschichtdicke aufgetragen. Die Grafik untermauert ebenfalls die Aussage, dass pro Schichtzahl der spezifische Widerstand sinkt oder im Umkehrschluss, dass die elektrische Leitfähigkeit steigt. Auch hier ist wieder zu erkennen, dass sich ab einer Dreifachschicht (3 L) ein Schutzmechanismus bezüglich der elektrischen Leitfähigkeit einstellt, der ab einer Vierfachschicht (4 L) aufwärts für Stabilität der Leitfähigkeit über den dargestellten Zeitraum sorgt. Schlussendlich verfügt die

Sechsfachschicht nach dem Messzeitraum noch näherungsweise über die gleiche

Leitfähigkeit wie zu Beginn der Messungen. Die graue Parallele zur Abszisse (Bulk Gallium) gibt den Literaturwert des spezifischen Widerstands für reines Gallium wieder. Dieser Wert liegt bei 141 nQm und dient als Referenz für die mittels hier vorgetragener

Präparationsmethode hergestellter Schichten. Bemerkenswert ist, dass 141 nQm für Gallium im Volumen gilt, jedoch dieser Wert sogar fast von einer abgeschiedenen Sechsfachschicht (6 L) Ga/Ga(OH)x erreicht wird. Dabei sollte bedacht werden, dass die Sechsfachschicht (6 L) gerade einmal rund 17 nm Gesamtschichtdicke aufweist und sogar noch über 50 % elektromagnetische Strahlung im Wellenlängenbereich von 400 nm bis 2200 nm

transmittieren kann (siehe Figur 7). Dieses Wellenlängenintervall ist auch der Arbeitsbereich photovoltaischer und transparenter leitfähiger Bauelemente, womit die hier gefertigten Schichten förmlich prädestiniert für derartige Anwendungen als Elektrodenmaterial erscheinen.

Die Figur 7 zeigt nun Ergebnisse aus der spektroskopischen Messung speziell im Bereich VIS/NIR (Wellenlängenspektrum des sichtbaren und des nahen infraroten Lichts). Der Abbildung ist zu entnehmen, dass zwar die Absorption des Lichts mit zunehmender

Schichtanzahl steigt, jedoch bis hin zur Achtfach-Schicht (8 L) ein erheblicher Anteil der Strahlung transmittiert wird. Des Weiteren ist eine abfallende Absorptionskurve beginnend bei ca. 700 nm hin zu kleineren Wellenlängen zu erkennen. Dies betrifft alle Schichten ab der Dreifachschicht (3 L) aufwärts und zeugt von einem metallischen Leiter, da eben dieses Merkmal charakteristisch für solche ist. Im Kontrast hierzu ist das Absorptionsverhalten bei einer Einfachschicht (1 L) über den ganzen Wellenlängenbereich konstant niedrig und bei einer Zweifachschicht (2 L) kann sogar ab der Wellenlänge von 700 nm abwärts eine aszendierende Kurve erkannt werden.

Die Figur 8 zeigt die Ergebnisse der Röntgenreflektometrie. Abgebildet sind auf der linken Seite die gemessenen Galn/Galn(OH)x-Multischichten von Einfach- bis Vierfachschicht (1 L bis 4 L). Zur übersichtlichen Darstellung wurden die Fresnel-normierten Reflexionskuren vertikal verschoben. Die Schichtdicken wurden über die Amplitudenabstände der

Oszillationen berechnet und auf der rechten Seite der Abbildung grafisch dargestellt. Das stöchiometrische Verhältnis der verwendeten Legierung Gallium/Indium liegt bei 1:1.

Die Figur 9 zeigt die Ergebnisse der Röntgenreflektometrie. Abgebildet sind in der oberen Darstellung die gemessenen GalnSn/GalnSn(OH)x-Multischichten von Einfach- bis Vierfachschicht (1 L bis 4 L). Zur übersichtlichen Darstellung wurden die Fresnel- normierten Reflexionskuren vertikal verschoben. Die Schichtdicken wurden über die

Amplitudenabstände der Oszillation berechnet und in dem unteren Teil der Abbildung grafisch dargestellt. Das stöchiometrische Verhältnis der verwendeten Legierung

Gallium/Indium/Zinn liegt bei 7:2:1. Dies entspricht etwa dem Eutektikum des Systems.

Mögliche praktische Anwendungen des von der Erfindung vorgeschlagenen Verfahrens:

Vorzüge für die industrielle Produktion:

Durch Besonderheiten der vorgestellten Beschichtungsmethode kann Energie, Apparatur, Personal und Zeit eingespart werden. Somit kann die Beschichtungsmethode die bekannten konventionellen Beschichtungsmethoden ersetzen oder ergänzen. Außerdem ergeben sich neue Anwendungen durch spezielle interne Strukturen der durch erzwungene Benetzung mit provozierter Filmkontraktion hergestellten Multischichten.

Anwendung als Elektrodenmaterial für Photovoltaikelemente: die meisten Erzeugungsverfahren von Materialien für dieses Anwendungsgebiet beruhen auf einem epitaktischen Wachstum der Schichten. Dies hat zur Folge, dass eine

kristallographische Wiederholung zwischen den einzelnen Schichten erzeugt wird. Die Folgen sind kausal, d. h. es werden Schichten mit identischen Eigenschaften produziert,

beispielsweise identischen Elektronendichten. Dies ist bei der erzwungenen Benetzung mit provozierter Filmkontraktion, also dem von der Erfindung vorgeschlagenen Verfahren, anders. Hier kann mittels beschriebener Einflussnahmen in die Schichtabscheidung jede Multischicht verändert werden, wobei die Multischicht von Schicht zu Schicht

unterschiedliche Eigenschaften aufweisen kann.

Die verwendeten Ausgangsmaterialien bzw. deren Schichtprodukte besitzen sogenannte Lichteinfangstrukturen und sind damit in der Lage, beispielsweise solare Photonen energetisch zu verwerten. Demnach könnte es möglich sein, eine Art innovative

Tandemsolarzelle mit dieser Methode und aus den beschriebenen

Metallen/Halbmetallen/Legierungen herzustellen. Dies wird realisiert werden können, wenn die Schichtabfolge bewusst so gewählt wird, das starke Licht absorbierende Legierungen nahe dem Substrat abgeschieden werden und darüber liegende Schichten aus Legierungen abgeschieden werden, die sukzessiv weniger Licht absorbieren. Eine Tandemsolarzelle dieser Form hätte großes Potenzial, einen breiteren Bereich des solaren elektromagnetischen Spektrums zu nutzen als es bisher möglich war.

Die Verwendung der erfindungsgemäß produzierten Schichtsysteme als sogenanntes Radiation Absorption Material (RAM) scheint möglich zu sein. Diese Materialien werden in der passiven Rüstungstechnik verwendet, um den Rückstreuungsquerschnitt von

militärischen Fahrzeugen sowie insbesondere von Flugzeugen auf einen Bruchteil zu verringern. Dadurch und in Kopplung mit bestimmten geometrischen Effekten ist es möglich, beispielsweise ein Flugzeug auf die Radarsignatur eines Greifvogels zu reduzieren. RAMs verfügen über strukturelle Eigenschaften, bei denen Phasensprünge der Strahlung durch das Material erzeugt werden. Hiermit ist es durch Brechungseffekte an Schichten, deren Abstand der Wellenlänge oder eines ganzzahligen Vielfachen dessen entspricht, möglich, den extrudierenden Strahl um 180° gegenüber dem intrudierenden Strahl versetzt zu haben. Daraus resultiert eine destruktive Interferenz der Amplituden der kohärenten Strahlung und das Rückstreusignal wird stark verringert. Die Erfindung zeigt, dass Abstände der

metallischen Komponenten einer Schicht mittels Kontrolle des Wachstums der Oxid- bzw. Hydroxidanteile eingestellt werden können. Dies führt dazu, dass homogene und laterale ausgedehnte Schichten mit vertikaler wechselnder Zusammensetzung in definiertem

Abstand zueinander produziert werden, was dem RAM- Konzept zuträglich ist.

Antireflexbeschichtungen für optische Anwendungen in Forschung und Technik sind mit dem beschriebenen Beschichtungsverfahren ebenfalls denkbar. Beispielsweise können derartig beschichtete Glassubstrate als Strahlteiler (Auskopplung von Teilstrahlen aus der

Strahlgeometrie) fungieren, bei denen ihre Leistungsfähigkeit durch die Anzahl der abgeschiedenen Schichten sowie durch die Verwendung definierter Materialien/Legierungen reguliert werden kann.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann außerdem als Beschichtungsverfahren für Gläser aller Art (Fenster, Gebäudefassaden, Fahrzeugscheiben), für lasierte Tonziegel oder polierte Metallbauteile dienen, sofern diese über hinreichende glatte und benetzbare Flächen verfügen.

Das Verfahren ist bei Anwendungen verwendbar, bei denen eine hohe Mikrohärte bei geringer Schichtdicke verlangt wird. Die Schichten neigen durch thermisch animierte

Oxidation nicht nur zur Zunahme ihrer Transparenz, sondern werden auch zum

Dickenwachstum angeregt, wobei sie weiterhin stabil als Festkörpergebilde vorliegen.

Eine weitere Anwendung kann das Verfahren in Fällen finden, in denen es notwendig ist, ein Material zu verwenden, das zeitabhängig von einem elektrischen Leiter zu einem Isolator übergeht, ohne aber an sonstigen Eigenschaften zu verlieren. Möglich wird dies durch die prozessuale Umsetzung der Beschichtungsschritte mittels der Erfindung sowie durch die Verwendung der bereits bekannten Ausgangsmaterialien. Hierfür eignen sich Einfach- oder Doppelschichten, da diese in einem chronologisch überschaubaren Rahmen ihre Leitfähigkeit verlieren.

Weitere Anwendungsfälle:

- transparente Elektroden in organischen Leuchtdioden, Touchscreens und

Flüssigkristallbildschirmen

- Deckelektroden für Photodioden und Dünnschicht-Solarzellen - Wärmeschutz auf Fensterglasscheiben

- unsichtbares Antennenmaterial

- Hemmschicht gegen elektrostatische Aufladung.