Plasma-Oberflächentechnik

mittels Plasma-unterstützter Reaktionen

In der Oberflächentechnik setzen wir dielektrische Barrierenentladungen zur Funktionalisierung und Beschichtung ein. Dies schließt eine einfache Hydrophilisierung von Polymeren und Glasen genauso ein, wie die klassische Plasma-unterstützte chemische Gasphasenabscheidung (PECVD). In vielen Anwendungen nutzen wir aber komplexe Wirkmechanismen, in denen tiefergehende Umwandlungsprozesse in flüssigen und in festen Schichten genutzt werden. Diese Prozesse werden durch reaktive Spezies im Plasma initiiert, welche die weiterführenden Reaktionen treiben. So ermöglichen Plasma-unterstützte Reaktionen völlig neuartige Ansätze in der Oberflächentechnologie. Einige Beispiele hierzu sind im folgenden kurz beschrieben.
PECVD in zwei Schritten zur Beschichtung mit Siliziumdioxid

Zwei-Schritt-Prozess zur Abscheidung von Oxidmaterialien mittels PECVD In einem zweistufigen Verfahren werden Oxide auf technisch besonders einfache Weise auf beliebige Oberflächen aufgebracht. Hierzu wird zunächst eine Primer-Schicht, die das gewünschte Metall enthält, aus einem geeigneten Präkursor im Plasma auf die Oberfläche abgeschieden. Im zweiten Schritt wird die Primer-Schicht in einem einfachen Luftplasma in ein stöchiometrisches Oxid umgewandelt. Dieses Verfahren ermöglicht es, einfach dosierbare, gasförmige Präkursoren für die Metalle zu verwenden, ohne dass diese bereits mit dem Sauerstoff im Gasgemisch reagieren und ausfallen.
Schema der Plasma-unterstützten Flüssigphasenabscheidung (PECSD)

Plasma-Beschichtungen mittels flüssiger Präkursor-Filme Bei der Abscheidung von Beschichtungen mittels Plasmen (PECVD) werden die Ausgangsmaterialien gewöhnlich in der Gasphase zugeführt. Insbesondere für Präkursoren und Monomere mit hohen Molgewichten kann sich dies sehr aufwändig und problematisch gestalten. Als Alternative hierzu nutzen wir die Wechselwirkung von Plasmen mit flüssigen Filmen, um diese in feste Beschichtungen zu überführen. Dieses Verfahren bezeichnen wir als Plasma-unterstützte chemische Flüssigphasen-Abscheidung (PECSD).
Abscheidung leitfühiger Thiophen-Polymere mittels PECVD

Abscheidung elektrisch leitender Plasma-Polymere mittels PECVD Mittels konventioneller Plasma-unterstützter chemischer Gasphasen-Abscheidung (PECVD) können in kurzen Zeiten dicke Schichten mit funktionalen Eigenschaften abgeschieden werden. Wir nutzen diese Methode unter anderem zur Abscheidung elektrisch leitender Polymere, z.B. auf Basis von Thiophenen.
Plasmabehandlung von Polymeren zur Funktionalisierung der Oberflächen

Funktionalisierung von Polymeroberflächen im Plasma Die reaktiven Gasspezies, die in Plasma-Entladungen entstehen, eignen sich sehr gut für eine technisch einfache Funktionalisierung von Polymeroberflächen. Diese bekannte und weltweit gebräuchliche Technologie wenden wir in neuen Anwendungsfeldern an und erweitern vor allem auch das Verständnis der zugrundeliegenden chemischen und physikalischen Prozesse, insbesondere im Zusammenhang mit Multimaterial-Systemen.