Project Details
Projekt
Optimization and shaping of ion beam density profiles for the high-precision surface processing
Applicant
Privatdozent Dr. Eberhard Hartmann (†)
Subject Area
Measurement Systems
Term
from 1999 to 2006
Project identifier
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5466172
Ionenstrahlgestützte Formgebungs-, Sturkturierungs- und Abscheideprozesse werden zunehmend in den Nanotechnologien eingesetzt. In einem unteren Energiebereich (100-1000 eV) sind Breitstrahlionenquellen mit gezielt einstellbaren Ionenstromdichteprofilen zu entwickeln. Dadurch werden topologieangepasste Abtragungsfunktionen zur Verfügung gestellt, die optische Oberflächengüten im mittleren (sub-mm-) und langwelligen (mm-) Ortswellenlängenbereich beträchtlich (rms < 0.4nm) verbessern können. In diesem Vorhaben kann auf eine im Institut für Oberflächenmodifizierung entwickelte Methodik zurückgegriffen werden, in der die komplexen, gleichzeitig ablaufenden Wechselwirkungen nach dem Muster der fraktionellen Schritte in konsekutive Prozesse gebrochen werden. Insbesondere sind inhomogene Plasmadichteprofile im Entladungsraum zu berücksichtigen, die durch Vergleich gerechneter und gemessener Kennlinien von Gitterstrom und Extraktionsspannung gewonnen und im ausgewählten Einzelfall direkt mit der optischen Emmissionsspektroskopie vermessen werden. Die geringen Plasmadichten am Rand stellen eine Vorstellung in Frage, wonach die einzelnen Extraktionskanäle voneinander unabhängig seien. Um die Einzelstrahlbehandlung (beamlets) zu retten, werden die anisotropen Umgebungseffekte in sphärischer Näherung einbezogen. Zu einfach und mehrfach positiv geladenen Ionen sollen auch negative Ionen betrachtet werden, deren Behandlungen an die externe methodische Entwicklung der virtuellen Kathode gebunden ist.Die jeweils sehr "dichte" Behandlung erzeugt ein Verständnis der Ionenquellen, mit dessen Hilfe Komplikationen wie Plasmainhomogenität und Nachbarloch-Wechselwirkung letztendlich sogar zur gezielten Formung der Breitstrahl-Ionendichteprofile genutzt werden können. Neben dem Fortschritt in der ultrapräzisen Oberflächenbearbeitung sind Teilergebnisse, insbesondere die Erfassung der Plasmainhomogenität im Entladungsraum, auch für Ionen-Korrekturtriebwerke (thruster) von Bedeutung und stärken somit die nationale Kompetenz im Felde der Raumfahrtforschung.
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Research Units
