Seit dem 01.01.2021 ist der Lehrstuhl für Allgemeine Elektrotechnik und Plasmatechnik (AEPT) Mitglied des vom BMBF geförderten ForMikro Projekts FlexTMDSense zur „Erforschung neuartiger, flexibler Sensorsysteme auf Basis zweidimensionaler Materialsysteme“. Im Rahmen dieses Projektes werden ultradünne pH- und Gassensorsysteme basierend auf zweidimensionalen (2D) Halbleiterfilmen aus der Materialkasse der Übergangsmetalldichalkogenide erforscht. Diese transparente, flexible und biokompatible 2D-Sensorik ist derzeit allerdings noch nicht so weit für die industrielle Massenanwendung ausgereift.

Der AEPT wird mit seiner plasmadiagnostischen Expertise das Projekt FlexTMDSense unterstützen und einen Beitrag bei der Entwicklung neuartiger Sensor- und Elektroniksysteme auf Basis von 2D-Materialien leisten. Der Schwerpunkt liegt hierbei auf der plasmadiagnostischen Untersuchung neuartiger monolagengenauer Abtragstechnologien, die ein wichtiger Zwischenschritt innerhalb der gesamten Prozesskette bei der Herstellung von flexiblen Sensoren darstellt. Die Idealvorstellung ist hierbei die vollständige Kontrolle, Optimierung und Vorhersagbarkeit des gesamten Ätzprozesses zu erlangen. Dadurch sollen qualitativ hochwertige und kostengünstige Sensoren mit maßgeschneiderten Eigenschaften bei einer hohen Durchsatzrate reproduzierbar hergestellt werden. Dabei sind die komplexen Interaktionen innerhalb eines plasmagestützten Ätzprozesses als auch dessen Interaktion mit der abzutragenden Schicht nur unvollständig verstanden. Folglich ist ein wichtiges Ziel des AEPTs mithilfe des wissensbasierten Ansatzes unter Verwendung der vorhandenen Plasmadiagnostiken in Kombination mit der Schichtanalytik der Projektpartner ein fundiertes physikalisches und chemisches Verständnis über den gesamten Prozess zu erlangen. Der Forschungsschwerpunkt liegt hierbei auf der möglichen Kontrolle prozessrelevanter Plasmaparameter durch die Anwendung maßgeschneideter Spannungssignale an der Antenne und der Substratelektrode des RIE-Moduls (RIE: reactive ion etching). Mit diesem Voltage Waveform Tailoring (VWT) können, im Gegensatz zu der klassischen Anregung mit sinusförmigen Spannungssignalen, sowohl Teilchenflüsse als auch deren Energieverteilung maßgeschneidert einstellt werden. Durch die erhaltenen Erkenntnisse sollen schließlich schädigungsarme, selektive und monolagengenaue Ätzprozesse für die massentaugliche Produktion von 2D-Sensorik zur Realität werden.

Für die Anwendung ergäbe sich die Möglichkeit das in dem Teilprojekt erarbeitete Know-How zu den Anlagenherstellern zu transferieren. Außerdem könnte der in der Forschung gängige wissensbasierte Ansatz bei der Prozessentwicklung durch einen Wissenstransfer in der Industrie etabliert werden.