Projekt B4 des SFB TR 87

Plasmadiagnostik zur Synthese von multilagen SiOx-Gradientenschichten mit gepulsten Mikrowellenplasmen und HF-Biasing kombiniert mit plasmaunterstützter Atomlagenabscheidung (PE-ALD) als Barriereschicht auf Kunststoffen

Im Rahmen dieses Projekts werden grundlegende Mechanismen während der Abscheidung verschiedener Schichten auf Kunststoffen untersucht. Diese werden mittels plasmaunterstützter chemischer Gasphasenabscheidung (PE-CVD) abgeschieden unter Verwendung eines gepulsten Mikrowellenplasma mit zusätzlichen HF-Bias. Die Untersuchungen umfassen die Bestimmung von absoluten Plasmaparametern und die Analyse der Schichten im Hinblick auf chemische Zusammensetzung und Morphologie.
Der zweite Teilbereich des Projektes (unter der Leitung von Prof. Anjana Devi, AG Chemie anorganischer Materialien) widmet sich der plasmaunterstützten Atomlagenabscheidung (PE-ALD).

Der Abscheideprozess kann folgendermaßen dargestellt werden: Ein Silizium-haltiger Präkursor, welcher die für die Schicht notwendigen Elemente enthält, wird in die Prozesskammer gegeben und dort von dem Mikrowellenplasma fragmentiert. Durch die Zugabe von reaktivem Gas wie etwa Sauerstoff durchlaufen diese Fragmente chemische Modifikationen wie etwa die Anreicherung von Sauerstoff Bindungen. Nach der Abscheidung dieser Fragmente auf dem Substrat können zusätzliche Oberflächenprozesse wie bspw. die Oxidierung einsetzen.

Das Projekt untersucht dabei zwei Arten von Schichten: Gasbarriereschichten und Membranen zur Gastrennung. Barriereschichten werden genutzt, um die Permeation jeglicher Art von Gasen (in diesem Kontext vor allem Sauerstoff und Wasserdampf) zu unterbinden. Membranen dagegen sind so ausgelegt, dass nur ein bestimmtes Gas das Material durchdringen kann.
In der Praxis dienen diese Barrieschichten bspw. der Verlängerung der Haltbarkeit von Lebensmitteln, Medikamenten oder empfindlichen Bauelementen wie etwa OLEDS. Die genannten Membranen können z.B. zur Synthese von Wasserstoff genutzt werden, etwa um diesen als Kraftstoff nutzen zu können.

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