Anlage zur Laserdeposition dünner Filme (PLD)

• Fachliche Zuordnung: Chemische Festkörper- und Oberflächenforschung ; Materialwissenschaft
• Förderung: Förderung in 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 517533428

Beantragt wird eine Anlage zur Laserdeposition dünner Filme (Pulsed Laser Deposition, PLD), die auf einem KrF Excimer-Laser mit einer Wellenlänge von 248 nm beruht. Die chemische Fokussierung der darzustellenden Filme liegt dabei auf Oxiden bzw. Fluoriden, soll aber auch auf weitere komplexe Verbindungen wie Kohlenstoffmaterialien (amorpher Kohlenstoff, Graphit Diamond Like Carbon, DLC), weitere Chalkogenide oder Materialien für Solarzellen ausgeweitet werden. Für die Darstellung dieser Materialien ist die PLD von besonderer Bedeutung, da sie unter verschiedenen Reaktionsgasen (z. B. O2, H2, N2, Ar, etc.) betrieben werden kann. Mithilfe der Anlage werden sowohl epitaktische als auch polykristalline Filme erhalten, welche mit dem integrierten RHEED Systems in-situ bezüglich des Wachstums charakterisiert werden können. Die Wachstumsbedingungen können durch Wahl der Substrat-Temperatur bis ca. 900-1000 °C, Wahl des Energieinhalts des Laserpuls und dessen Frequenz, des Vakuums und des Hintergrunddrucks des Gasas sowie durch den Abstand von Target zu Substrat variiert werden. Die so erhaltenen Filme werden mit einer Vielzahl von Charakterisierungsmethoden (darunter Magnetometrie, Impedanzspektroskopie, elektrochemische Charakterisierung) näher bezüglich ihrer detaillierten funktionalen Eigenschaften untersucht. Hier wird neben dem Erhalt neuer Funktionsmaterialien, welche über klassische Methoden nicht herstellbar sind, auch die Abscheidung von Mehrschichtsystemen als erste Prototypen für dedizierte Anwendungen (darunter Fluorid-Ionen-Batterien) in den Blickpunkt der Forschung gerückt. Das beantragte System soll dabei einfach in der Bedienung sein und niedrige Sicherheitsvorkehrungen bedürfen und so einem möglichst großen Anwenderfeld an der Universität Stuttgart zur Verfügung gestellt werden. Durch eine Anbindung an ein vorhandenes Glovebox-System wird zudem eine Minimierung von Restpartialdrücken an O2/H2O in der Vakuumkammer erreicht und die Verarbeitung empfindlicher Proben ermöglicht.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: System zur gepulsten Laserabscheidung dünner Filme (PLD)
• Gerätegruppe: 0920 Atom- und Molekularstrahl-Apparaturen
• Antragstellende Institution: Universität Stuttgart
• Leiter: Professor Dr. Oliver Clemens