substratmaterialien

Substratmaterialien bezeichnet man in der Regel als die Basismaterialien oder Unterlagen, auf denen weitere Schichten abgeschieden, Strukturen gewachsen oder Zellen kultiviert werden. Sie dienen als mechanische Unterstützung, beeinflussen Adhäsion, Wärmeleitung, elektrische Eigenschaften sowie optische Durchlässigkeit und chemische Stabilität des Gesamtsystems.

Wichtige Eigenschaften, die bei der Auswahl berücksichtigt werden, umfassen Kristallstruktur und Defektendichte, Wärme- und chemische Stabilität, Oberflächenenergie, Rauheit, Spiegellage, Brechungsindex, Leitfähigkeit und Biokompatibilität. Die Anforderungen hängen stark von der Anwendung ab: in der Halbleiterfertigung sind kristalline Substrate mit gut definierter Gittermasse und geringer Defektzahl essenziell; in der Optik müssen Substrattransparenz und geringe Farbstreuung gegeben sein; in der Biomedizin spielen Biokompatibilität und Oberflächenmodifizierung eine zentrale Rolle.

Häufig verwendete Substratmaterialien umfassen Siliziumwafer (Si) für Elektronik, Siliziumdioxid (SiO2) und Quarz für optische Anwendungen, Saphir (Al2O3) für harte, temperaturbeständige Oberflächen, Galliumarsenid (GaAs) für III-V-Halbleiter, Glasarten wie BK7 und Fused Silica, sowie polymere Substrate wie PDMS oder PMMA für Mikrofertigung und Biowissenschaften. In der Biologie werden auch Kollagen, Laminin und Poly-D-Lysin beschichtete Oberflächen genutzt, um Zelladhäsion zu steuern.

Oberflächenvorbereitung und Reinigung beeinflussen die Adhäsion von Schichten maßgeblich. Typische Schritte umfassen Reinigung, Trocknung und Aktivierung durch Plasmabehandlung oder chemische Modifikation, um Haftung und Homogenität der Beschichtungen zu verbessern.

Die Auswahl des Substratmaterials erfolgt im Rahmen von Spezifikationen, Normen und Prozessen, die Materialkompatibilität, Lebensdauer und Kosten berücksichtigen. Substratmaterialien sind damit ein grundlegender Bestandteil vieler Bereiche, von der Mikrofertigung über Optik bis zur Biotechnologie.