Schwerpunkte
GRUNDLAGEN DER PLASMABASIERTEN BEARBEITUNGSPROZESSE
Der Schwerpunkt befasst sich mit der Erforschung von plasmabasierten Prozessen zur Modifizierung von Festkörperoberflächen. Im Vordergrund steht dabei die Gewinnung von grundlegenden Erkenntnissen über die ablaufenden Prozesse an der Oberfläche. Untersuchungsgegenstand sind lokale Plasmatrockenätzprozesse für den Materialabtrag vorzugsweise optischer Materialien (z.B. Si, SiC, Gläser, Glaskeramiken), Prozesse zur lokalen Deposition dünner Schichten zum Zwecke einer Formgebung sowie die chemische Modifizierung und Funktionalisierung von Oberflächen (Reinigung, Sterilisation, chemische Funktionalisierung). Mit Hilfe verschiedener Precursorgase und Plasma-Anregungsmethoden lässt sich eine Vielzahl von Effekten erzielen. Dazu werden Untersuchungen zu Materialabtrag, -auftrag und Funktionalisierung in Abhängigkeit eines breiten Parameterfeldes (z.B. Art der Plasmaanregung, Gasart und -flüsse, Oberflächentemperatur, Bearbeitungsgeometrie, Substratmaterial und chemischer und physikalischer Oberflächenzustand) durchgeführt. Die Forschungsergebnisse werden mit Blick auf potentielle Anwendungen evaluiert.
REAKTIVE ATMOSPHÄRENDRUCK-PLASMAJETQUELLEN
In diesem Schwerpunkt werden Atmosphärendruck-Plasmajetquellen sowie dazugehörige Ansteuerelektronik und Hochfrequenzgeneratoren entwickelt, die primär für das Anwendungsfeld der Ultrapräzisions-Oberflächenbearbeitung spezifiziert sind. In der Regel werden diese Plasmaquellen mit Hochfrequenz (MHz-GHz) angeregt und können mit reaktiven Gasen betrieben werden. Ziel der Arbeiten ist es, Quellen zur Erzeugung zeitlich und räumlich hochstabiler Plasmajets für spezifische Anwendungen wie lokale Ätz- und Abscheideprozesse sowie für die Oberflächenreinigung, -dekontamination und chemische Funktionalisierung zu entwickeln. Dazu werden auch Simulationstools zur Modellierung von Energie- und Masseflüssen an den Quellen für die Entwicklung eingesetzt. Plasmajetquellen und ihre notwendige Peripherie werden zu Systemen integriert und zusammen mit Unternehmenspartnern in die industrielle Praxis überführt.
GRUNDLAGEN ZUR IONENSTRAHLGESTÜTZEN uLTRAPRÄZISIONS-FORMGEBUNG UND KORREKTUR VON OPTISCHEN OBERFLÄCHEN
Die ionenstrahl-gestützte Oberflächenbearbeitung ist ein Verfahren zur ultrapräzisen Formgebung und Korrektur von Oberflächen, bei dem niedergenergetische Intertgas-Ionen (Ar+, Xe+) mit Energien zwischen 200 eV und 2000 eV auf die zu bearbeitende Oberfläche beschleunigt werden und über einen physikalischen Sputterprozess Material abtragen. Außerdem kann der Materialabtrag auch durch chemisch-reaktive Komponenten unterstützt werden. Entsprechend der zu korrigierenden Oberflächentopographie wird der Ionenstrahl verweilzeitgesteuert über die Oberfläche geführt. Die Professur UPB erforscht und entwickelt zusammen mit dem Leibniz-Institut für Oberflächenmodifizierung in Leipzig (IOM) verschiedene Aspekte dieses Verfahrens, z.B. Wechselwirkungsmechanismen zwischen Ionenstrahl und Oberfläche, Algorithmen zur effizienten Prozessführung, neue Ionenstrahlquellen, sowie Simulationsalgorithmen für die Berechnung der lokalen Verweilzeiten. Die Untersuchungen zielen auch auf die Bearbeitung von bisher nicht leicht zugänglichen Materialien wie Metalle ab. Insbesondere wird die Ionenstrahlbearbeitung von Aluminium als Material zur Herstellung von optischen Spiegeln untersucht und Verfahren zur Formkorrektur und Glättung komplex geformter Oberflächen entwickelt.
PROZESSKETTENENTWICKLUNG ZUR ULTRAPRÄZISIONSBEARBEITUNG
Die Arbeiten befassen sich mit der Entwicklung und Optimierung innovativer plasmabasierter Prozessketten zur Ultrapräzisionsformgebung in Abhängigkeit von dem zu bearbeitenden Material und der geforderten Oberflächen-Spezifikation und unter Berücksichtigung von vor- und nachgelagerten Verfahrensschritten. Optional werden dabei die Plasmaverfahren auch mit Laserstrahlverfahren bzw. mit Ionenstrahlprozessen kombiniert.