Surfaces and materials

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

S. Bornholdt, M. Wolter, H. Kersten Characterization of an atmospheric pressure plasma jet for surface modification and thin film deposition. The European Physical Journal D. 60, 653-660 (2010).
D. Lundin, M. Stahl, H. Kersten, U. Helmersson Energy flux measurements in high power impulse magnetron sputtering. Journal of Physics D: Applied Physics. 42, 185202 (2009).
R. Basner, F. Sigeneger, D. Loffhagen, G. Schubert, H. Fehske, H. Kersten Particles as probes for complex plasmas in front of biased surfaces. New Journal of Physics. 11, 013041 (2009).
H. Maurer, R. Basner, H. Kersten Measuring the temperature of microparticles in plasmas. Review of Scientific Instruments. 79, 093508 (2008).
K. Matyash, M. Fröhlich, H. Kersten, G. Thieme, R. Schneider, M. Hannemann, et al. Rotating dust ring in an RF discharge coupled with a dc-magnetron sputter source. Experiment and simulation. Journal of Physics D: Applied Physics. 37, 2703-2708 (2004).
L. Hansen, T. Krüger, T. Kewitz, M. Steiner, H. Kersten Einsatz von Atmosphärendruckplasmen für Anwendungen in der Druckindustrie. Galvanotechnik. 108, 1658-1665 (2017).
S. Daria, S. Sindu, H. Mathias, L. Hansen, M. Janik, D. Jannes, et al. Surface modification of highly porous 3D networks via atmospheric plasma treatment. Contributions to Plasma Physics (2018).
F. Haase, D. Manova, D. Hirsch, S. Mändl, H. Kersten Dynamic determination of secondary electron emission using a calorimetric probe in a plasma immersion ion implantation experiment. Plasma Sources Science and Technology. 27, 044003 (2018).
D. Mance, R. Wiese, T. Kewitz, H. Kersten Atmospheric pressure plasma jet for biomedical applications characterised by passive thermal probe. The European Physical Journal D. 72 (2018).
S. Gauter, F. Haase, P. Solař, O. Kylián, P. Kúš, A. Choukourov, et al. Calorimetric investigations in a gas aggregation source. Journal of Applied Physics. 124, 1-10 (2018).

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