Een simulatievoorkeur voor preferentieel sputteren

Groep: DRAFT
Promotor: Prof. Diederik Depla
Begeleiding: Roeland Schelfhout

Inlichtingen: tel. 09/264.43.42 of contacteer rechtstreeks een betrokken persoon (de contactgegevens opvragen door op de naam te klikken)

Probleemstelling
In de hedendaagse wereld zijn dunne lagen of coatings onmisbaar geworden. Ze leveren een belangrijke bijdrage aan de technologische vooruitgang in allerhand vakgebieden. De voornaamste reden hiervoor is het belang van het oppervlak bij de interactie tussen een materiaal en zijn omgeving. Er bestaan verschillende depositietechnieken voor het aanbrengen van zulke deklagen met elk hun voor- en nadelen.
Thesis 2015-2016 DRAFT2
Eén van dergelijke technieken is magnetron sputterdepositie. Deze techniek is gebaseerd op een magnetisch geassisteerde gasontlading. De gevormde ionen in het plasma bombarderen de kathode of target waardoor atomen uit de target worden losgeslagen. Deze ‘gesputterde’ atomen propageren vervolgens naar het substraat en condenseren tot een deklaag. Bij reactief sputteren worden ook niet-inert gassen zoals zuurstof of stikstof aan de gas-ontlading toegevoegd. Dit verandert niet alleen de compositie van de deklaag op het substraat, het heeft ook een invloed op de targetsamenstelling. De vorming van oxides en nitrides op de target ('poisoning') heeft een drastisch effect op het sputter proces. Indien een target in poisoning mode is, zullen de verschillende atomen in oxides niet even gemakkelijk gesputterd worden zodat de stoichiometrie van het oxide op de target zal wijzigen. Dit wordt preferentieel sputteren genoemd. De toestand van het target tijdens reactief magnetron sputteren is afhankelijk van verschillende parameters van het sputterproces. Hoewel magnetron sputteren al enkele decennia wordt onderzocht, is de invloed van sommige parameters en van preferentieel sputteren op de targettoestand amper gekend. Hierdoor is fundamenteel onderzoek op de target tijdens magnetron sputteren nog steeds noodzakelijk.Torusvormige plasma boven de target.

Doelstelling
Binnen de onderzoeksgroep DRAFT (Design Research And Feasibility of Thin films) worden verschillende aspecten van magnetron sputterdepositie bestudeerd. Er wordt zowel onderzoek verricht naar het fundamentele (reactieve) sputter proces, als naar de eigenschappen van de afgezette deklagen. Hierbij is experimenteel werk essentieel, maar ook het belang van computationeel onderzoek mag niet onderschat worden. Simulaties laten immers toe om de experimentele limieten te doorbreken en om extra inzicht te verkrijgen in de individuele effecten van iedere parameter i.pv. het globale gedrag. Deze thesis richt zich op de relatie tussen de partieeldrukken van de verschillende gassen in het sputterproces en de chemische target-compositie. Naast het vertrouwd raken met reactief magnetron sputteren zal de targettoestand geanalyseerd worden a.d.h.v. diverse meettechnieken (X-ray Photoelectron Spectroscopy,... ). De onderzoeksgroep DRAFT beschikt tevens over verschillende simulatiepakketten die aangewend kunnen worden om experimentele resultaten beter te begrijpen of om modellen en veronderstellingen te ondersteunen. Ook het schrijven van kleine eigen simulaties kan hiertoe bijdragen. Afhankelijk van jouw interesse zal deze thesis eerder experimenteel georiënteerd zijn of een mix van computationeel en experimenteel werk.

Samengevat: We zoeken een enthousiaste student met zin voor het computationele en experimentele onderzoekswerk. We geven jou, naast een plaats en bureau, fijne collega's en een leuke omgeving om te werken rondom en met verschillende onderzoekers. Samen met je promotor en begeleider werk je toe naar een vernieuwend en volwaardig werkstuk.