Oberflächen und Materialien

Bei der Nutzung eines Plasmas finden in der Regel ständig Wechselwirkungen mit den der Entladung umgebenen oder enthaltenen Oberflächen statt. Diese Effekte haben einen maßgeblichen Einfluss auf die Eigenschaften einer Gasentladung. Daher ist es wichtig die Wechselwirkungsprozesse mit den Kammerwänden, Substratoberflächen sowie Nano- und Mikropartikeln zu verstehen. Grundlegend für das Verständnis ist die Analyse des Plasmas sowohl mit bekannten (Langmuirsonde, Emissions- / Absorptions-messungen, Massenspektrometrie, …) als auch mit bislang unbekannten Diagnostikmethoden. Speziell letztere stehen im besonderen Fokus unserer Forschungsarbeiten. Hierbei geht es u.a. um die Analyse des Energieeintrages eines Plasmas auf eine Testoberfläche durch kalorimetrische Messungen sowie das Verwenden von Mikropartikeln als Sonden im Plasma.
Darüber hinaus werden in unserer Arbeitsgruppe die Möglichkeiten der Prozessmodellierung genutzt, was ein deutlich erweitertes Verständnis der Wechselwirkung von Plasmen mit Oberflächen ermöglicht. Dies geschieht in Form von elektrostatischen Feldsimulationen oder durch die Betrachtung von Partikeln in der Plasmarandschicht. Ferner versuchen wir durch numerische Methoden, den Einsatz von kalorimetrischen Sonden, speziell im aktiven Betrieb, zu optimieren.

  • Analyse eine HiPIMPS-Plasmas mit einer kalorimetrischen Sonde (University of Linköping).
  • Schematische Darstellung verschiedener Energieeinträge auf ein Partikel.
  • Experiment zur Abscheidung von SiOx-Schichten durch Nutzung einer kapazitiv gekoppelten HF-Entladung (13,56 MHz) in ATILA.
  • Untersuchung des Energieeintrags eines Plasmajets mittels einer kalorimetrischen Sonde.
  • Simulation des elektrostatischen Potentials um einer Nadel mit Hilfe der Methode der finiten Elemente.
  • Gravi-Box in einer Zentrifuge für ortsaufgelöste Messungen des elektrischen Feldes in einer Plasmarandschicht mit Hilfe von Mikropartikeln unter Hyperschwerkraftsbedingungen.

Publikationen

V. Postica, O. Lupan, A. Gapeeva, L. Hansen, R. Khaledialidusti, AK. Mishra, et al. Improved long-term stability and reduced humidity effect in gas sensing: SiO2 ultra-thin layered ZnO columnar films. Advanced Materials Technologies. , 2001137 (2021).
L. Hansen, BM. Goldberg, D. Feng, RB. Miles, H. Kersten, S. Reuter Energy transfer in interaction of a cold atmospheric pressure plasma jet with substrates. Plasma Sources Science and Technology. 30, 045004 (2021).
R. Marquardt, J. Cipo, F. Schlichting, G. Kolhatkar, H. Kohlstedt, H. Kersten Correlation between properties of direct current magnetron sputtered thin niobium nitride films and plasma parameters. Thin Solid Films. 742, 139046 (2021).
N. Kohlmann, L. Hansen, C. Lupan, U. Schürmann, A. Reimers, F. Schütt, et al. Fabrication of ZnO Nanobrushes by H2–C2H2 Plasma Etching for H2 Sensing Applications. ACS Applied Materials & Interfaces. 13, 61758 (2021).
L. M. Marxen, L. Hansen, A. Reimers, T. Tjardts, LM. Saure, E. Greve, et al. On the plasma permeability of highly porous ceramic framework materials using polymers as marker materials. Plasma Processes and Polymers (2022).
F. Schlichting, L. Thormählen, J. Cipo, D. Meyners, H. Kersten Energy-dependent film growth of Cu and NiTi from a tilted DC magnetron sputtering source determined by calorimetric probe analysis. Surface and Coatings Technology. 450, 129000 (2022).
K. Reck, L. Hansen, M. Stummer, T. Kewitz, H. Testrich, A. Hinterer, et al. Energy flux characterization of atmospheric pressure plasma spray torches with passive thermal probes. Journal of Thermal Spray Technology (2022).