Verdampferanlage mit Glovebox für Metalle und reaktive Materialien

• Fachliche Zuordnung: Materialwissenschaft
• Förderung: Förderung in 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 466658720

Aufgedampfte metallische Dünnschichten und Multilagen werden vielfältig für die Realisierung funktionaler Bauelemente wie 3D-Bildsensoren, Biosensoren, Solarzellen und THz-Antennen sowie für die direkte Forschung an neuen Nanomaterialien und deren physikalischen und chemischen Funktionseigenschaften eingesetzt. Als strukturierte Elektroden ermöglichen sie indirekt die Materialforschung an Dünnschicht- und Nanomaterialien mit neuartigen Eigenschaften wie z.B. 2D-Halbleitern. Reaktive oder umgebungsempfindliche, vorrangig metallische oder leicht zu verdampfende Materialien finden ferner Anwendung in der hochaktuellen Batterie- und Solarzellenforschung. Diese innovative und flexible Verdampferanlage gepaart mit einer dedizierten Inertgas-Glovebox zur Prozessierung von bis zu 6“ großen Substraten wird ein zentraler Bestandteil des geplanten Nanotechnologiezentrums der Universität Siegen. Das Zentrum wird die Anlagen des Reinraums betreiben und sie einem großen Nutzerkreis zur Verfügung stellen. In Planung ist die Errichtung eines landesgeförderten Forschungsneubaus mit ISO 4-Reinraum bis Ende 2023. Die Universität verfolgt dabei die Strategie, die technologische Infrastruktur für die Bauelement- und Materialentwicklung am Zentrum für Sensorsysteme ZESS sowie am Center for Innovative Materials (Cm) und am Center for Micro- and Nanochemistry and Engineering (Cµ) mit der Charakterisierung am DFG-geförderten Mikro- und Nanoanalytikzentrum MNaF und der biomedizinischen Sensorforschung unter diesem Dach zusammenzuführen. Ziele sind es, die Anlage nachhaltig und optimal zu betreiben und Prozesse zum Beispiel der Qualitätssicherung zu optimieren. Die unmittelbare räumliche Nähe zur Nanoanalytik ermöglicht den systematischen Ausbau der hochaktuellen, wenn auch herausfordernden Forschung an empfindlichen oder reaktiven Werkstoffen. Hierzu muss die gesamte Prozesskette von der Materialherstellung über die Charakterisierung bis zu dessen Einsatz unter (kryogenen) Inertgas-/Vakuumbedingungen ablaufen.Die Depositionsanlage ist mit zwei thermischen und einem Elektronenstrahlverdampfer, einer Plasmaquelle mit Gaseinlass zur Substratreinigung aber auch zur Passivierung hochreaktiver Proben z.B. für die Batterieforschung sowie mit einer Substratheizung ausgerüstet. Sie erlaubt den regulären Betrieb zur Abscheidung etablierter Materialien. Um die Abscheidung reaktiver Proben zu ermöglichen, um also Ausgangsmaterialien für die Verdampfung unter Luftabschluss einzubringen und Substrate z.B. für empfindliche Solarzellen vorzubereiten, ist die Anlage zusätzlich mit einer Inertgas-Glovebox mit direktem Zugang zur Verdampfungskammer ausgerüstet. Um die abgeschiedenen Proben unter Luftabschluss direkt zur weiteren Prozessierung oder Charakterisierung in andere Anlagen zu transferieren, verfügt sie darüber hinaus über eine separate Hochvakuumschleuse mit zugehörigem mobilem (Cryo-)Vakuum-Transferkoffer, der auch direkt die Einbringung aus anderen Anlagen erlaubt.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Verdampferanlage mit Glovebox für Metalle und reaktive Materialien
• Gerätegruppe: 8380 Schichtdickenmeßgeräte, Verdampfungs- und Steuergeräte (für Vakuumbedampfung, außer 833)
• Antragstellende Institution: Universität Siegen
• Leiter: Professor Dr. Benjamin Butz