Forschung und Entwicklung eines Nanostrukturdepositionsverfahrens

• Antragsteller: Professor Dr. Heiko Jacobs; Dr.-Ing. Thomas Stauden
• Fachliche Zuordnung: Beschichtungs- und Oberflächentechnik ; Chemische und Thermische Verfahrenstechnik ; Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 247352488

Methodik: Das Projekt befasst sich mit dem Ergründen einer neuartigen lokalisierten Materialabscheidungsmethode aus der Gasphase. Das Konzept basiert auf einer Entdeckung und einigen Vorarbeiten an der Universität von Minnesota (Twin Cities), welche dort von Prof. Jacobs bis 2012 durchgeführt wurden, bevor er dem Ruf an die TU-Ilmenau gefolgt ist. Im Gegensatz zu traditionellen Vakuummethoden soll ein gerichtetes Abscheidungsverfahren untersucht werden, welches ein ortsaufgelöstes Anlagern von primären Partikeln, bei erhöhtem Druck und Materialdurchsatz ermöglicht und eine dynamische Anpassung der entstehenden Nanostrukturen unterstützt. Bei der dynamischen Anpassung soll untersucht und erstmalig gezeigt werden, dass ein ortaufgelöstes Einstellen der 3D Struktur in einem ersten und Materialzusammensetzung in einem zweiten Schritt möglich ist. Die zu ergründenden physikalischen Gesetzmäßigkeiten basieren auf dem Zusammenspiel zwischen geladenen Gas Ionen, geladenen Nanopartikeln, und einem programmierbaren Substrat. Der in dem Projekt einstehende Aufbau besteht aus drei Modulen um die physikalischen Wechselwirkung und entstehenden Nanostrukturen zu untersuchen und zu verstehen. Es wird zwischen (i) einem Quellmodul (Material Synthese, Nanopartikel Quelle, Gas Ionen Quelle), (ii) einem Material Abscheidemodul (Depositionskammer inkl. programmierbares Substrat), und (iii) einem In-situ Inspektionsmodul unterschieden.- Anwendung: Das Forschungsthema kann als anwendungsbezogene Grundlagenforschung bezeichnet werden. Es ist bereits bekannt das nanostrukturierte Materialien eine Vielzahl von größenabhängigen Funktionen unterstützt, dessen Entdeckung die treibende Kraft in der ersten Phase der Nanowissenschaft darstellte. In der zweiten Phase geht es nun vermehrt darum die Erkenntnisse in Produkte umzusetzen. Hierbei tritt leider das Problem einer kostengünstigen Herstellbarkeit, unter dem Begriff ´Nanomanufacturing oder Nanomanufaktur´, weltweit vermehrt in den Vordergrund. Das Umsetzen der Anwendungen erfordert das Erfinden/Entwickeln von neuen Ansätzen und skalierbaren Verfahren, welche die Integration von funktionalen Nanostrukturen an adressierbaren Stellen, auf verschiedenen Substraten, mit hoher Präzision und Ausbeute und hohem Durchsatz ermöglicht. Das Forschungsprojekt befasst sich mit einem potentiellen Verfahren dessen Gesetzmäßigkeiten noch unzureichend bekannt sind. Das langfristige Ziel ist die Realisierung eines skalierbaren Depositionsprozess, welche es ermöglichen soll, neuartige nanostrukturierte Materialien auf einer Oberfläche herzustellen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen