Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Schicht um Schicht zur gewünschten Eigenschaft

12.05.2006


Die Frage beschäftigt Ingenieure schon seit langem: Wie lassen sich die Oberflächeneigenschaften eines Produktes auf ihre Funktion hin optimieren? Ausprobieren ist langwierig und teuer. Mit einer Simulation könnten die Parameter der Beschichtungsprozesse mit geringerem technologischen Aufwand ermittelt werden.



Auf der internationalen "Conference on Metallurgical Coatings and Thin Films, ICMCTF" in San Diego/USA erhielt jetzt der Beitrag der Fraunhofer-Gesellschaft (Institute ITWM und IPA) sowie der Universitäten Stuttgart und Paderborn den Bunshah Award für die beste Fachveröffentlichung unter 700 Beiträgen aus 36 Ländern.



Die Frage beschäftigt Ingenieure schon seit langem: Wie lassen sich die Oberflächeneigenschaften eines Produktes auf ihre Funktion hin optimieren? Ausprobieren ist langwierig und teuer. Mit einer Simulation könnten die Parameter der Beschichtungsprozesse mit geringerem technologischen Aufwand ermittelt werden.

In einer Kooperation des Fraunhofer-ITWM in Kaiserslautern und dem IFF der Universität Stuttgart wurde ein molekular-dynamisches Schichtwachstumsmodell entwickelt, das in jeder Phase eines Beschichtungsprozesses eine Wechselbeziehung zwischen bestimmbaren Schichteigenschaften und Prozessparametern herstellt. Bis in den atomaren Bereich hinein, denn hier werden die Eigenschaften einer Oberfläche festgelegt, wird das Schichtwachstum messbar und damit auch steuerbar gemacht.

Dr. Peter Klein vom Fraunhofer ITWM, Dipl.-Ing. Bernhard Gottwald vom Institut für Industrielle Fertigung und Fabrik-betrieb der Universität Stuttgart, Prof. Frauenheim und Dr. Christof Köhler von der Universität Paderborn sowie Dr. Gemmler vom Fraunhofer IPA ist es damit erstmals gelungen, die Deposition von Kupferatomen auf Siliziumwafern in der Simulation mit dem tatsächlichen Beschichtungsprozess und dessen Anwendung in der Mikroelektronik zu koppeln.

Ein erster kleiner Schritt, der Großes für die Zukunft eröffnet. Mit diesem Ansatz auf Basis der Molekulardynamik-Methode kann langfristig ein Werkzeug für Schichten entwickelt werden, das die Morphologie und Eigenspannungen der Schichten in einer Weise steuern hilft, dass angepasste Schichtsysteme mit vorher festgelegten Eigenschaften für jede Lage der Schicht entstehen. Mit dem Schichtwachstumsmodell können die Parameter Leistung, Druck und Temperatur als Regelgrößen herangezogen werden, so dass die Beschichtungsprozesse auch bei variablen Prozessgrößen geführt werden können. Mit anderen Worten: Je nach verlangter Eigenschaft, kann die einzelne Molekülschicht aktiv gestaltet werden. Auf diese Weise wird Schicht für Schicht (bzw. Monolage für Monolage) die gewünschte Oberfläche realisiert.

Die Forschungsergebnisse wurden von den Wissenschaftlern auf der "Conference on Metallurgical Coatings and Thin Films, ICMCTF" in San Diego/USA vorgestellt und nach einem anschließenden Evaluierungsverfahren als "Best Paper" ausgezeichnet.

Ilka Blauth | idw
Weitere Informationen:
http://www.itwm.fhg.de/de/hpc__molekulardynamik/molekulardynamik/
http://www.iff.uni-stuttgart.de/

Weitere Berichte zu: Beschichtungsprozess Schicht Simulation

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Verfahrenstechnologie:

nachricht Mit optimierten Logistikprozessen Energieeinsatz und CO2-Ausstoß reduzieren
22.10.2019 | Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF

nachricht Elektrosynthese von Alkoholen energieeffizienter gestalten
18.10.2019 | Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Verfahrenstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Das feine Gesicht der Antarktis

Eine neue Karte zeigt die unter dem Eis verborgenen Geländeformen so genau wie nie zuvor. Das erlaubt bessere Prognosen über die Zukunft der Gletscher und den Anstieg des Meeresspiegels

Wenn der Klimawandel die Gletscher der Antarktis immer rascher Richtung Meer fließen lässt, ist das keine gute Nachricht. Denn dadurch verlieren die gefrorenen...

Im Focus: Virenvermehrung in 3D

Vaccinia-Viren dienen als Impfstoff gegen menschliche Pockenerkrankungen und als Basis neuer Krebstherapien. Zwei Studien liefern jetzt faszinierende Einblicke in deren ungewöhnliche Vermehrungsstrategie auf atomarer Ebene.

Damit Viren sich vermehren können, benötigen sie in der Regel die Unterstützung der von ihnen befallenen Zellen. Nur in deren Zellkern finden sie die...

Im Focus: Virus multiplication in 3D

Vaccinia viruses serve as a vaccine against human smallpox and as the basis of new cancer therapies. Two studies now provide fascinating insights into their unusual propagation strategy at the atomic level.

For viruses to multiply, they usually need the support of the cells they infect. In many cases, only in their host’s nucleus can they find the machines,...

Im Focus: Cheers! Maxwell's electromagnetism extended to smaller scales

More than one hundred and fifty years have passed since the publication of James Clerk Maxwell's "A Dynamical Theory of the Electromagnetic Field" (1865). What would our lives be without this publication?

It is difficult to imagine, as this treatise revolutionized our fundamental understanding of electric fields, magnetic fields, and light. The twenty original...

Im Focus: Hochgeladenes Ion bahnt den Weg zu neuer Physik

In einer experimentell-theoretischen Gemeinschaftsarbeit hat am Heidelberger MPI für Kernphysik ein internationales Physiker-Team erstmals eine Orbitalkreuzung im hochgeladenen Ion Pr9+ nachgewiesen. Mittels einer Elektronenstrahl-Ionenfalle haben sie optische Spektren aufgenommen und anhand von Atomstrukturrechnungen analysiert. Ein hierfür erwarteter Übergang von nHz-Breite wurde identifiziert und seine Energie mit hoher Präzision bestimmt. Die Theorie sagt für diese „Uhrenlinie“ eine sehr große Empfindlichkeit auf neue Physik und zugleich eine extrem geringe Anfälligkeit gegenüber externen Störungen voraus, was sie zu einem einzigartigen Kandidaten zukünftiger Präzisionsstudien macht.

Laserspektroskopie neutraler Atome und einfach geladener Ionen hat während der vergangenen Jahrzehnte Dank einer Serie technologischer Fortschritte eine...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Analyse internationaler Finanzmärkte

10.12.2019 | Veranstaltungen

QURATOR 2020 – weltweit erste Konferenz für Kuratierungstechnologien

04.12.2019 | Veranstaltungen

Die Zukunft der Arbeit

03.12.2019 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Titin in Echtzeit verfolgen

13.12.2019 | Biowissenschaften Chemie

LogiMAT 2020: Automatisierungslösungen für die Logistik

13.12.2019 | Messenachrichten

Das feine Gesicht der Antarktis

13.12.2019 | Geowissenschaften

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics