In der vorliegenden Arbeit werden die waehrend der reaktiven Vakuumbogenverdampfung ablaufenden Prozesse untersucht und eine modellmaessige Beschreibung des Gesamtprozesses entwickelt. Das Verfahren wird zur Herstellung von duennen Schichten zahlreicher chemischer Verbindungen, insbesondere von Hartstoffschichten auf der Basis der Karbide und Nitride der Uebergangsmetalle, genutzt. Entsprechend wurden in dieser Arbeit als Katodenmaterial Titan, Chrom und Zirkonium eingesetzt, als Reaktivgase Stickstoff und Methan. Zunaechst werden einige Grundlagen der Vakuumbogenverdampfung dargestellt, die fuer die Bearbeitung des Themas wesentlich sind. Anschliessend wird der Aufbau der fuer die Experimente genutzten Beschichtungsapparatur beschrieben. Im Hauptteil der Arbeit wird zuerst auf experimentellem Wege die Materialbilanz der Entladung bei Variation des Reaktivgasdruckes analysiert. Die Generation an Metalldampfplasma wird ueber die Katodenerosionsrate bestimmt, wobei sich beim Betrieb mit Stickstoff als Reaktivgas signifikante Unterschiede in der Druckabhaengigkeit der Katodenerosionsrate µ zwischen Titan bzw. Zirkonium einerseits und Chrom andererseits zeigen. Die Hypothese, dass hier die Ausbildung einer Verbindungsschicht an der Katodenoberflaeche den Erosionsprozess beeinflusst, wurde sowohl durch RBS-Messungen als auch durch Vergleichsexperimente mit einer massiven TiN-Katode bestaetigt. Weitere Auswirkungen derartiger Oberflaechenbedeckungen auf die Dynamik des Katodenbrennfleckes wurden durch Videountersuchungen am Beispiel Ti+N_2 nachgewiesen. Die Konsumtion des Reaktivgases waehrend der Entladung wird anhand der Gasfluss-Druck-Charakteristiken untersucht und das je nach Katodenmaterial unterschiedliche Gettervermoegen diskutiert. Direkte Informationen ueber den Stickstoffeinbau in die Schichten in Abhaengigkeit vom Reaktivgasdruck werden aus RBS-Untersuchungen an entsprechenden Probenserien gewonnen. Analoge Untersuchungen mit Methan als Reaktivgas fuehrten zu prinzipiell aehnlichen Resultaten. Mit den gewonnenen experimentellen Daten als Grundlage wurde ein Modell entwickelt, das die Materialbilanz der Vakuumbogenverdampfung mathematisch beschreibt. Hier wurden, ausgehend von einem fuer das reaktive Magnetronsputtern aufgestellten Modell, die Besonderheiten der stark lokalisierten Metalldampfgeneration bei der Vakuumbogenverdampfung beruecksichtigt. Die erreichte Uebereinstimmung der Modellkurven mit den experimentellen Daten zeigt, dass mit der Modellierung wesentliche Mechanismen bei der reaktiven Vakuumbogenverdampfung richtig erfasst wurden. Aus den Ergebnissen folgt, dass die Erzeugung von reaktionsfaehigen Stickstoffspezies an die Katodenerosion gekoppelt ist: erstens ueber die Erosion nitridbedeckter Oberflaechenbereiche und zweitens ueber die Wechselwirkung des Metalldampfplasmas mit dem Reaktivgas. Diese Wechselwirkungsprozesse werden durch Untersuchungen mit elektrischen Sondenmessungen sowie mittels optischer Emissionsspektroskopie (OES) naeher charakterisiert. Als wesentliches Ergebnis zeigt sich dabei, dass trotz der Unterschiede hinsichtlich des Verhaltens an der Katode bei Ti- bzw. Cr-Entladungen in Stickstoff Anregungs- und Ionisationsgrad des Reaktivgases praktisch gleich sind. Im Zusammenhang damit wird die Rolle von Ladungstransfer- und Anregungsprozessen infolge von Stoessen schneller Ionen mit Molekuelen und Neutralatomen diskutiert.

Die laserinduzierte Zerstoerschwelle ist ein Mass fuer die Laserfestigkeit optischer Schichten und Mehrschichtsysteme. In der Arbeit werden Zerstoerschwellenmessungen hauptsaechlich bei der Wellenlaenge 248 nm an Substraten, Oxid- und Fluorid-Einfachschichten sowie l/4-Mehrschichtsystemen vorgestellt. Schichtmaterialien mit hoher Laserfestigkeit sind SiO2, MgF2, Al2O3 und LaF3. Bei einem Vergleich von verschiedenen Schichtabscheideverfahren erweisen sich die Laserstrahlverdampfung oder die lasergestuetzte i Elektronenstrahlverdampfung als vorteilhaft fuer eine hohe laserinduzierte Zerstoerschwelle. Als Hauptgrund wird der geringe Fremdstoffeinbau durch wegfallende geheizte Elemente im Abscheideraum angesehen. Deck- und Barriereschichten der Dicke l/2 fuehren zu einer Steigerung der Zerstoerschwelle um maximal 200 %. Dies wird durch eine mechanische und thermische Stabilisierung der Funktionsschichten erreicht. Die Berechnungen zum Temperaturfeld in dielektrischen Schichten dienen der Modellierung des thermischen Zerstoerungsmechanismus. Sie zeigen, dass bei Bestrahlung mit Laserpulsen von 20 ns Pulsdauer nach ca. 100 ns die Temperatur an der Probenoberflaeche auf die Haelfte des Maximums abgesunken ist. Weitere Ergebnisse belegen den starken Einfluss des Absorptionskoeffizienten auf die Maximaltemperatur. Untersuchungen zur Pulsdauerabhaengigkeit der Zerstoerschwelle weisen fuer Substrate eine gute Uebereinstimmung mit dem t0,5-Gesetz aus. Daraus wird ein thermischer Zerstoerungsmechanismus bei defektarmen Materialien abgeleitet. Bei Morphologieuntersuchungen an Bestrahlungsflecken von Schichten wurden typische Zerstoerungserscheinungen gefunden, die auf die zusaetzliche oder dominierende Wirkung von Elektronenlawinen bei der laserinduzierten Zerstoerung defektreicher Materialien hinweisen.

In der vorliegenden Arbeit werden die waehrend der reaktiven Vakuumbogenverdampfung ablaufenden Prozesse untersucht und eine modellmaessige Beschreibung des Gesamtprozesses entwickelt. Das Verfahren wird zur Herstellung von duennen Schichten zahlreicher chemischer Verbindungen, insbesondere von Hartstoffschichten auf der Basis der Karbide und Nitride der Uebergangsmetalle, genutzt. Entsprechend wurden in dieser Arbeit als Katodenmaterial Titan, Chrom und Zirkonium eingesetzt, als Reaktivgase Stickstoff und Methan. Zunaechst werden einige Grundlagen der Vakuumbogenverdampfung dargestellt, die fuer die Bearbeitung des Themas wesentlich sind. Anschliessend wird der Aufbau der fuer die Experimente genutzten Beschichtungsapparatur beschrieben. Im Hauptteil der Arbeit wird zuerst auf experimentellem Wege die Materialbilanz der Entladung bei Variation des Reaktivgasdruckes analysiert. Die Generation an Metalldampfplasma wird ueber die Katodenerosionsrate bestimmt, wobei sich beim Betrieb mit Stickstoff als Reaktivgas signifikante Unterschiede in der Druckabhaengigkeit der Katodenerosionsrate µ zwischen Titan bzw. Zirkonium einerseits und Chrom andererseits zeigen. Die Hypothese, dass hier die Ausbildung einer Verbindungsschicht an der Katodenoberflaeche den Erosionsprozess beeinflusst, wurde sowohl durch RBS-Messungen als auch durch Vergleichsexperimente mit einer massiven TiN-Katode bestaetigt. Weitere Auswirkungen derartiger Oberflaechenbedeckungen auf die Dynamik des Katodenbrennfleckes wurden durch Videountersuchungen am Beispiel Ti+N_2 nachgewiesen. Die Konsumtion des Reaktivgases waehrend der Entladung wird anhand der Gasfluss-Druck-Charakteristiken untersucht und das je nach Katodenmaterial unterschiedliche Gettervermoegen diskutiert. Direkte Informationen ueber den Stickstoffeinbau in die Schichten in Abhaengigkeit vom Reaktivgasdruck werden aus RBS-Untersuchungen an entsprechenden Probenserien gewonnen. Analoge Untersuchungen mit Methan als Reaktivgas fuehrten zu prinzipiell aehnlichen Resultaten. Mit den gewonnenen experimentellen Daten als Grundlage wurde ein Modell entwickelt, das die Materialbilanz der Vakuumbogenverdampfung mathematisch beschreibt. Hier wurden, ausgehend von einem fuer das reaktive Magnetronsputtern aufgestellten Modell, die Besonderheiten der stark lokalisierten Metalldampfgeneration bei der Vakuumbogenverdampfung beruecksichtigt. Die erreichte Uebereinstimmung der Modellkurven mit den experimentellen Daten zeigt, dass mit der Modellierung wesentliche Mechanismen bei der reaktiven Vakuumbogenverdampfung richtig erfasst wurden. Aus den Ergebnissen folgt, dass die Erzeugung von reaktionsfaehigen Stickstoffspezies an die Katodenerosion gekoppelt ist: erstens ueber die Erosion nitridbedeckter Oberflaechenbereiche und zweitens ueber die Wechselwirkung des Metalldampfplasmas mit dem Reaktivgas. Diese Wechselwirkungsprozesse werden durch Untersuchungen mit elektrischen Sondenmessungen sowie mittels optischer Emissionsspektroskopie (OES) naeher charakterisiert. Als wesentliches Ergebnis zeigt sich dabei, dass trotz der Unterschiede hinsichtlich des Verhaltens an der Katode bei Ti- bzw. Cr-Entladungen in Stickstoff Anregungs- und Ionisationsgrad des Reaktivgases praktisch gleich sind. Im Zusammenhang damit wird die Rolle von Ladungstransfer- und Anregungsprozessen infolge von Stoessen schneller Ionen mit Molekuelen und Neutralatomen diskutiert.

This thesis addresses the metal nanocluster growth process on prepatterned substrates, the development of atomistic simulation method with respect to an acceleration of the atomistic transition states, and the continuum model of the ion-beam inducing semiconductor surface pattern formation mechanism. Experimentally, highly ordered Ag nanocluster structures have been grown on pre-patterned amorphous SiO2 surfaces by oblique angle physical vapor deposition at room temperature. Despite the small undulation of the rippled surface, the stripe-like Ag nanoclusters are very pronounced, reproducible and well-separated. The first topic is the investigation of this growth process with a continuum theoretical approach to the surface gas condensation as well as an atomistic cluster growth model. The atomistic simulation model is a lattice-based kinetic Monte-Carlo (KMC) method using a combination of a simplified inter-atomic potential and experimental transition barriers taken from the literature. An effective transition event classification method is introduced which allows a boost factor of several thousand compared to a traditional KMC approach, thus allowing experimental time scales to be modeled. The simulation predicts a low sticking probability for the arriving atoms, millisecond order lifetimes for single Ag monomers and about 1 nm square surface migration ranges of Ag monomers. The simulations give excellent reproduction of the experimentally observed nanocluster growth patterns. The second topic specifies the acceleration scheme utilized in the metallic cluster growth model. Concerning the atomistic movements, a classical harmonic transition state theory is considered and applied in discrete lattice cells with hierarchical transition levels. The model results in an effective reduction of KMC simulation steps by utilizing a classification scheme of transition levels for thermally activated atomistic diffusion processes. Thermally activated atomistic movements are considered as local transition events constrained in potential energy wells over certain local time periods. These processes are represented by Markov chains of multi-dimensional Boolean valued functions in three dimensional lattice space. The events inhibited by the barriers under a certain level are regarded as thermal fluctuations of the canonical ensemble and accepted freely. Consequently, the fluctuating system evolution process is implemented as a Markov chain of equivalence class objects. It is shown that the process can be characterized by the acceptance of metastable local transitions. The method is applied to a problem of Au and Ag cluster growth on a rippled surface. The simulation predicts the existence of a morphology dependent transition time limit from a local metastable to stable state for subsequent cluster growth by accretion. The third topic is the formation of ripple structures on ion bombarded semiconductor surfaces treated in the first topic as the prepatterned substrate of the metallic deposition. This intriguing phenomenon has been known since the 1960s and various theoretical approaches have been explored. These previous models are discussed and a new non-linear model is formulated, based on the local atomic flow and associated density change in the near surface region. Within this framework ripple structures are shown to form without the necessity to invoke surface diffusion or large sputtering as important mechanisms. The model can also be extended to the case where sputtering is important and it is shown that in this case, certain "magic" angles can occur at which the ripple patterns are most clearly defined. The results including some analytic solutions of the nonlinear equation of motions are in very good agreement with experimental observation.

This thesis addresses the metal nanocluster growth process on prepatterned substrates, the development of atomistic simulation method with respect to an acceleration of the atomistic transition states, and the continuum model of the ion-beam inducing semiconductor surface pattern formation mechanism. Experimentally, highly ordered Ag nanocluster structures have been grown on pre-patterned amorphous SiO2 surfaces by oblique angle physical vapor deposition at room temperature. Despite the small undulation of the rippled surface, the stripe-like Ag nanoclusters are very pronounced, reproducible and well-separated. The first topic is the investigation of this growth process with a continuum theoretical approach to the surface gas condensation as well as an atomistic cluster growth model. The atomistic simulation model is a lattice-based kinetic Monte-Carlo (KMC) method using a combination of a simplified inter-atomic potential and experimental transition barriers taken from the literature. An effective transition event classification method is introduced which allows a boost factor of several thousand compared to a traditional KMC approach, thus allowing experimental time scales to be modeled. The simulation predicts a low sticking probability for the arriving atoms, millisecond order lifetimes for single Ag monomers and about 1 nm square surface migration ranges of Ag monomers. The simulations give excellent reproduction of the experimentally observed nanocluster growth patterns. The second topic specifies the acceleration scheme utilized in the metallic cluster growth model. Concerning the atomistic movements, a classical harmonic transition state theory is considered and applied in discrete lattice cells with hierarchical transition levels. The model results in an effective reduction of KMC simulation steps by utilizing a classification scheme of transition levels for thermally activated atomistic diffusion processes. Thermally activated atomistic movements are considered as local transition events constrained in potential energy wells over certain local time periods. These processes are represented by Markov chains of multi-dimensional Boolean valued functions in three dimensional lattice space. The events inhibited by the barriers under a certain level are regarded as thermal fluctuations of the canonical ensemble and accepted freely. Consequently, the fluctuating system evolution process is implemented as a Markov chain of equivalence class objects. It is shown that the process can be characterized by the acceptance of metastable local transitions. The method is applied to a problem of Au and Ag cluster growth on a rippled surface. The simulation predicts the existence of a morphology dependent transition time limit from a local metastable to stable state for subsequent cluster growth by accretion. The third topic is the formation of ripple structures on ion bombarded semiconductor surfaces treated in the first topic as the prepatterned substrate of the metallic deposition. This intriguing phenomenon has been known since the 1960s and various theoretical approaches have been explored. These previous models are discussed and a new non-linear model is formulated, based on the local atomic flow and associated density change in the near surface region. Within this framework ripple structures are shown to form without the necessity to invoke surface diffusion or large sputtering as important mechanisms. The model can also be extended to the case where sputtering is important and it is shown that in this case, certain "magic" angles can occur at which the ripple patterns are most clearly defined. The results including some analytic solutions of the nonlinear equation of motions are in very good agreement with experimental observation.:1 Introduction: Atomistic Models 1 1.1 Density Functional Theory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1.1.1 Schroedinger equation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1.1.2 Density functional theory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1.2 Molecular Dynamics Simulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1.2.1 Lagrangian mechanics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 1.2.2 MD algorithms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 1.3 Lattice Monte Carlo simulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 1.3.1 Thermodynamic variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 1.3.2 Metropolis Algorithm and limit theorem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 1.3.3 Kinetic Monte Carlo Simulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 1.3.4 Imaginary time reaction diffusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 2 Cluster Growth on Pre-patterned Surfaces 29 2.1 Nanocluster growth . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 2.1.1 Classical nucleation theory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 2.1.2 Cluster growth on substrates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 2.1.3 Experimental motivation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 2.2 Local flux and surface ad-monomer diffusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 2.2.1 Surface topography and local flux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 2.2.2 Surface gas diffusion under inhomogeneous flux . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 2.2.3 Surface migration of ad-monomers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 2.2.4 Simulation vs. experimental gauge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 2.3 Nucleation models: Surface gas condensation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 2.3.1 Simulation setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 2.3.2 Simulation parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 2.3.3 Evolution of sticking probability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 2.3.4 Evolution of Ag cluster growth . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 2.3.5 Simulation time and system evolution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 2.4 Extended cluster growth model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 2.4.1 Modified setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 2.4.2 Simulation result . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 2.4.3 Comparison with experiment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 2.5 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 3 A Markov chain model of transition states 63 3.1 Acceleration of thin film growth simulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 3.2 Definitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 3.3 Transition states of Markov chains . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 3.3.1 Local transition events . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 3.3.2 The Monte-Carlo method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 3.4 Effective transitions of objects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 3.4.1 Convergence of the local fluctuation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 3.4.2 The importance of individual local transitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68 3.4.3 The modified algorithm for effective transition states . . . . . . . . . . . . . . 69 3.5 Cluster growth simulation models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 3.5.1 The configuration energy and migration barriers . . . . . . . . . . . . . . . . 72 3.5.2 Transition events . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 3.5.3 Comparison with Experiment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 3.5.4 Cluster growth stability evaluation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78 3.6 Stability of modified convergence limit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80 3.6.1 Acceleration of convergence to Gibbs field . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80 3.6.2 Relative convergence speed . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81 3.6.3 1D Ag models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84 3.6.4 Stability theorem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87 3.7 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 4 Ion beam inducing surface pattern formation 89 4.1 Ion-inducing pattern formation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 4.1.1 Bradley-Harper equation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 4.1.2 Nonlinear continuum models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 4.1.3 Other approaches . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93 4.2 Simulation of surface defects induced by ion beams . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94 4.2.1 MD simulation of single ion impact . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94 4.2.2 Monte-Carlo simulations of surface modification . . . . . . . . . . . . . . . . 96 4.2.3 Curvature dependent surface diffusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102 4.3 Continuum model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103 4.3.1 Equation of motion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104 4.3.2 A travelling wave solution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108 4.3.3 Lyapunov stability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109 4.3.4 Comparison with experiment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110 4.3.5 Approximate solutions for other angles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110 4.4 Contribution of other effects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111 4.4.1 Surface diffusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111 4.4.2 Surface Sputtering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113 4.5 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116 5 Summary 119 Appendix 123 A The discrete reaction diffusion equation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123 B The derivation of the solution (2.20) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124 C Contribution of overlapping migration area . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125 D The RGL potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126 E Stability of the traveling wave solution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127

Die laserinduzierte Zerstoerschwelle ist ein Mass fuer die Laserfestigkeit optischer Schichten und Mehrschichtsysteme. In der Arbeit werden Zerstoerschwellenmessungen hauptsaechlich bei der Wellenlaenge 248 nm an Substraten, Oxid- und Fluorid-Einfachschichten sowie l/4-Mehrschichtsystemen vorgestellt. Schichtmaterialien mit hoher Laserfestigkeit sind SiO2, MgF2, Al2O3 und LaF3. Bei einem Vergleich von verschiedenen Schichtabscheideverfahren erweisen sich die Laserstrahlverdampfung oder die lasergestuetzte i Elektronenstrahlverdampfung als vorteilhaft fuer eine hohe laserinduzierte Zerstoerschwelle. Als Hauptgrund wird der geringe Fremdstoffeinbau durch wegfallende geheizte Elemente im Abscheideraum angesehen. Deck- und Barriereschichten der Dicke l/2 fuehren zu einer Steigerung der Zerstoerschwelle um maximal 200 %. Dies wird durch eine mechanische und thermische Stabilisierung der Funktionsschichten erreicht. Die Berechnungen zum Temperaturfeld in dielektrischen Schichten dienen der Modellierung des thermischen Zerstoerungsmechanismus. Sie zeigen, dass bei Bestrahlung mit Laserpulsen von 20 ns Pulsdauer nach ca. 100 ns die Temperatur an der Probenoberflaeche auf die Haelfte des Maximums abgesunken ist. Weitere Ergebnisse belegen den starken Einfluss des Absorptionskoeffizienten auf die Maximaltemperatur. Untersuchungen zur Pulsdauerabhaengigkeit der Zerstoerschwelle weisen fuer Substrate eine gute Uebereinstimmung mit dem t0,5-Gesetz aus. Daraus wird ein thermischer Zerstoerungsmechanismus bei defektarmen Materialien abgeleitet. Bei Morphologieuntersuchungen an Bestrahlungsflecken von Schichten wurden typische Zerstoerungserscheinungen gefunden, die auf die zusaetzliche oder dominierende Wirkung von Elektronenlawinen bei der laserinduzierten Zerstoerung defektreicher Materialien hinweisen.

An electrical driven organic solid state laser is a very challenging goal which is so far well beyond reach. As a step towards realization, we monolithically implemented an Organic Light Emitting Diode (OLED) into a dielectric, high quality microcavity (MC) consisting of two Distributed Bragg Reflectors (DBR). In order to account for an optimal optical operation, the OLED structure has to be adapted. Furthermore, we aim to excite the device not only electrically but optically as well. Different OLED structures with an emission layer consisting of Alq3:DCM (2 wt%) were investigated. The External Quantum Efficiencies (EQE) of this hybrid structures are in the range of 1-2 %, as expected for this material combination. Including metal layers into a MC is complicated and has a huge impact on the device performance. Using Transfer-Matrix-Algorithm (TMA) simulations, the best positions for the metal electrodes are determined. First, the electroluminescence (EL) of the adjusted OLED structure on top of a DBR is measured under nitrogen atmosphere. The modes showed quality factors of Q = 60. After the deposition of the top DBR, the EL is measured again and the quality factors increased up to Q = 600. Considering the two 25-nm-thick-silver contacts a Q-factor of 600 is very high. The realization of a suitable encapsulation method is important. Two approaches were successfully tested. The first method is based on the substitution of a DBR layer with a layer produced via Atomic Layer Deposition (ALD). The second method uses a 0.15-mm-thick cover glass glued on top of the DBR with a 0.23-µm-thick single-component glue layer. Due to the working encapsulation, it is possible to investigate the sample under ambient conditions.