Oberflächenschicht

Oberflächenschicht bezeichnet in der Materialwissenschaft die äußerste Schicht eines Werkstoffs, die Eigenschaften des Innenmaterials oft deutlich unterscheidet. Sie reicht von wenigen Nanometern bis zu mehreren Mikrometern Dicke und kann passiv oder aktiv funktionalisiert sein. Ziel ist Schutz vor Umwelt- und Abnutzungseinflüssen, Verbesserung der Haftung, der Benetzbarkeit oder der tribologischen Eigenschaften sowie die Anpassung chemischer oder elektrischer Eigenschaften an Anwendungen wie Elektronik oder Biomedizin.

Die Oberflächenschicht entsteht entweder durch natürliche Prozesse, wie die Bildung einer Oxidschicht, oder durch gezielte Oberflächenbehandlung. Typische Verfahren sind Oxidation, Eloxal, PVD- oder CVD-Beschichtungen, Ionenimplantation, Plattieren oder ALD. Die Schichtdicke variiert je nach Zweck oft im Nanometer- bis Mikrometerbereich.

Zur Charakterisierung werden chemische Zusammensetzung (z. B. XPS, EDX), strukturierte Phasen (Raman, XRD) und Dickenmessung (Ellipsometrie, Profilometrie, TEM) genutzt. Oberflächenrauheit (z. B. AFM) und Benetzbarkeit (Kontaktwinkelmessung) geben zusätzliche Hinweise auf Haftung und Funktion.

Anwendungen finden sich in Korrosionsschutz (Aluminiumoxide, Chromoxidschichten), Verschleiß- und Tribologie (hartmetallische oder diamantartige Schichten), Elektronik (Gate-Oxide, Passivierung), optische und katalytische Oberflächen sowie Biomedizin (implantatverträgliche Beschichtungen).

Der Begriff kann auch in der Biologie verwendet werden, um die äußerste Schicht eines Gewebes oder Organismus zu bezeichnen; im technischen Kontext spricht man eher von einer dünnen Funktions- oder Schutzschicht.