Einkristalline Diamant-Volumenkristalle im Hot-Filament CVD Verfahren

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Stefan Rosiwal
• Fachliche Zuordnung: Materialien und Werkstoffe der Sinterprozesse und der generativen Fertigungsverfahren
• Förderung: Förderung von 2005 bis 2009
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5452948

Einkristalliner Diamant hat aufgrund seiner hervorragenden mechanischen Eigenschaften eine hohe Nachfrage als industrieller Schneidwerkstoff und bietet aufgrund seiner außergewöhnlichen physikalischen Eigenschaften ein großes innovatives Potenzial für Anwendungen in der Mikroelektronik. Die Verfügbarkeit von Diamant mit reproduzierbaren Eigenschaften bei definierter Größe und Reinheit ist jedoch bedingt durch hohe Kosten bei Gewinnung und synthetischer Herstellung immer noch limitiert. Am Lehrstuhl WTM wurde im Hot-Filament CVD Verfahren ein Prozessparameterraum gefunden, in dem nicht wie herkömmlich Schichten, sondern einzeln stehende Diamantkristalle wachsen. Es wurden bereits Diamanten bis zu einer Größe von 100 µm mit relativ hoher Wachstumsrate und hoher Diamantqualität synthetisiert. Im vorliegenden Antrag sollen folgende wissenschaftliche Fragestellungen untersucht werden: Auf welche Weise wird bei diesen CVD-Prozessbedingungen das Wachstum einzeln stehender Kristalle stabilisiert? Welche maximalen Wachstumsraten und Diamantqualität lassen sich im Prozessparameterfenster einstellen? Was sind die Ursachen für Kristallbaufehler und wie können sie unterbunden werden, sodass die Kristalle durchweg einkristallin wachsen? Das Verständnis der grundlegenden Zusammenhänge des beobachteten Diamantwachstums ist dabei hinsichtlich Keimstabilisierung, Kristallwachstum und Morphologieausbildung von wissenschaftlichem Interesse. Es ist darüber hinaus aber auch der Schlüssel für eine Abschätzung von Wirtschaftlichkeit und großtechnischer Realisierbarkeit dieses Verfahrens. Im Projektzeitraum sollen Substratvorbehandlung sowie CVD-Prozessparameter untersucht werden, um das Potenzial des Verfahrens für die Herstellung von einkristallinem Diamant zu evaluieren

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen