Entladungsregimes in dielektrische behinderten Entladungen für die Beschichtung

• Antragsteller: Professor Dr. Ronny Brandenburg
• Fachliche Zuordnung: Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 316877802

Im Projekt soll das grundlegende Verständnis der Entwicklung und Ausbildung von nicht-thermischen Atmosphärendruckplasmen für Oberflächenbeschichtungsanwendungen verbessert werden.Plasmaprozesse sind in der Beschichtung Stand der Technik, werden aber in der Regel als Niederdruckverfahren betrieben, was hohe Anlagenkosten mit sich bringt und eine sog. "in-line treatment" verhindert. Plasmen bei Atmosphärendruck, wie z.B. die dielektrisch behinderte Entladung verfügen nicht über diese Nachteile, bilden jedoch in der Regel ein nicht uniformes Plasma aus, was in inhomogenen Beschichtungsergebnissen resultieren kann. Insbesondere in Gasatmosphären mit Precursormolekülen fehlt es bislang an einem Verständnis der Entladungsphysik. Im Umkehrschluss führt eine Veränderung der Oberflächeneigenschaften im Beschichtungsprozess zu einer Veränderung der Plasmaparameter. Somit ist die Steuerung der Prozesse insbesondere bei hohen Leistungen noch immer schwierig. Im Projekt sollen die unterschiedlichen Entladungsregime (Einzelfilamente, selbstorganisierte Strukturen in sog. patterned discharges, diffuse Entladungen) unter prozessrelevanten Betriebsbedingungen mittels systematisch etablierter elektrischer, optischer und spektroskopischer Methoden untersucht werden, die von den Antragsstellenden Gruppen in den letzten Jahren etabliert werden konnten. Neben einer Charakterisierung der möglichen unterschiedlichen Entladungsregimes soll erarbeitet werden, welche Mechanismen und Oberflächeneigenschaften für die Kontrolle der Plasmaparameter und die Strukturbildung in den Gasentladungen verantwortlich sind. Dazu ist auch eine enge Zusammenarbeit mit anderen Arbeitsgruppen im Feld der Plasmasimulation vorgesehen. Insbesondere sollen unterschiedliche Dielektrika mit verschiedener Dicke studiert als auch Oberflächenladungsdichten bestimmt werden. Um den Einfluss beschichteter Substrate und der deponierten Oberflächenladungsträger genauer zu untersuchen, sollen spezielle Entladungsgeometrien und flüssige Dielektrika betrachtet werden, in denen die Aufladung der Oberfläche minimiert und daher von den plasmachemischen Volumenprozessen entkoppelt ist. Eine Entladungsanordnung des französischen Partners wird eine strukturierte Elektrode aufweisen, die das Studium kollektiver Oberflächeneffekte und der radialen Entladungsdynamik ermöglicht.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Frankreich
• Partnerorganisation: Agence Nationale de la Recherche / The French National Research Agency
• Kooperationspartner: Professor Nicolas Naudé, Ph.D.