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. Gauter, F. Haase, H. Kersten Experimental unraveling the energy flux originating from a DC magnetron sputtering source. Thin Solid Films. 669, 8-18 (2019).
T. Trottenberg, A. Spethmann, H. Kersten. Messung von Kräften auf Oberflächen durch Partikelstrahlen und Plasmen als Diagnostik für Impulsflüsse, Sputtern und Plasma-Wand-Wechselwirkungen. Kiel: Christian-Albrechts-Universität zu Kiel, Institut für Experimentelle und Angewandte Physik; 2018.
M. Becker, S. Quabius, T. Kewitz, L. Hansen, G. Becker, H. Kersten, et al. In vitro proinflammatory gene expression changes in human whole blood after contact with plasma-treated implant surfaces. Journal of Cranio-Maxillofacial Surgery. 47, 1255-1261 (2019).
Y.. Ussenov, L. Hansen, T. Krüger, T.. Ramazanov, H. Kersten Particle formation during deposition of SiOx nanostructured thin films by atmospheric pressure plasma jet. Japanese Journal of Applied Physics. 59, SHHE06 (2020).
M. Klette, M. Maas, T. Trottenberg, H. Kersten Directionally resolved measurements of momentum transport in sputter plumes as a critical test for simulations. Journal of Vacuum Science & Technology A. 38, 033013 (2020).
J. Cipo, F. Schlichting, F. Zahari, S. Gauter, H. Kohlstedt, H. Kersten Diagnostics of process plasma used for the production of memristive devices. Journal of Physics: Conference Series. 1492, 012002 (2020).
T. Krüger, L. Hansen, H. Kersten Deposition of SiOx thin films using hexamethyldisiloxane in atmospheric pressure plasma enhanced chemical vapour deposition. Journal of Physics: Conference Series. 1492, 012023 (2020).
H. Kersten, E. von Wahl, E. Miteva, T. Trottenberg, L. Hansen, B. Renard Reinigung und Oberflächenbehandlung von Daguerreotypien mittels physikalischer Plasmaverfahren. Restauratorenblätter. 37 (2020).
T. Kewitz, C. Regula, M. Fröhlich, J. Ihde, H. Kersten Influence of the nozzle head geometry on the energy flux of an atmospheric pressure plasma jet. EPJ Techniques and Instrumentation. 8 (2021).
L. Hansen, L. Rosenfeldt, K. Reck, H. Kersten Understanding the energy balance of a surface barrier discharge for various molecular gases by a multi-diagnostic approach. Journal of Applied Physics. 129, 053308 (2021).