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Die vorliegende Arbeit präsentiert Ergebnisse der Untersuchungen zum Einfluss der Laserstrahleigenschaften Pulsdauer, Wellenlänge und Fluenz auf die gezielte Modifizierung von diamantähnlichen Schichtsystemen. Ziel war es, einen Zusammenhang zwischen den eingesetzten Kombinationen aus Strahlparametern und den entstandenen Strukturen zu finden und darzustellen.
Der Grad der Ausprägung der Graphitisierung wies eine starke Abhängigkeit von der Pulsdauer sowie der Fluenz auf. Da die Modifizierung von diamantähnlichen Schichten ein primär thermischer Prozess ist, hängt dies stark vom Energieübertrag des Laserstrahls an das Atomgitter ab. Weiterhin wurde nur eine geringe Abhängigkeit von der Wellenlänge nachgewiesen. Insgesamt konnte jedoch mit steigender Pulsdauer, Fluenz bzw. Wellenlänge eine zunehmende Graphitisierung beobachtet werden.
Die erzeugten Strukturierungen wiesen größtenteils erhöhte Reibwerte und Verschleißkoeffizienten im Vergleich zur unstrukturierten Referenz auf. Hauptursache hierfür ist das untersuchte Lastregime, welches zur Ausbildung von neuen reibungsbegünstigenden Oberflächentopografien führte.
Die vorliegende Bachelorarbeit befasst sich mit der Analyse von laserinduzierten
Kavitäten in Silizium. Die Bearbeitung erfolgt mittels einem Faserlaser mit einer
Wellenlänge von 1064 nm. Dabei werden modifizierte Bereiche durch Einzel-pulse unter Variation der Pulsenergie, Pulsdauer und Pulsabstand im Inneren
von Siliziumproben erzeugt. Untersuchungsziel ist es Schwellwerte zu ermitteln,
wo eine Dichteumformung bis hin zur Erzeugung von Kavitäten ohne innerliche
und äußerliche Beschädigung des Siliziumwafers stattfindet.
Im Rahmen der Bachelorarbeit und des Praxissemesters wurde ein Programm erstellt, welches die theoretische Berechnung der Laserstrahlpropagation ermöglicht. Die theoretische Grundlage bietet das Beugungsintegral von Gustav Kirchhoff. Ziel war es diesen theoretischen Grundlagen in eine geeignete Programmiersprache umzusetzen. Als Entwicklungsumgebung MATLAB ausgewählt. Eine GUI (Graphic User Interface) wurde erstellt, um die Bedienung einfach und benutzerfreundlich zu gestalten. Von besonderer Bedeutung für die Berechnungen ist die Elementgröße, da sie die Genauigkeit der Ergebnisse und die benötigte Berechnungsdauer bestimmt. Hierfür wurde eine empirisch ermittelte Funktion aufgestellt, die es ermöglicht die maximal mögliche Elementgröße zu bestimmen. Weiterhin wurde eine Funktion aufgestellt, welche eine Abschätzung der Berechnungsdauer ermöglicht. In dieser Arbeit wird die Gestaltung und Bedienung, sowie Inhalt und die Umsetzung des entwickelten Programmes zur Berechnung der Laserstrahlpropagation bis zum bisherigen Arbeitsstand beschrieben.