Duurzame depositie van ultra poreuze dunne films

Groep: DRAFT
Contactpersoon/begeleider: prof. Diederik Depla en Robin Dedoncker
Promotor:  prof. Diederik Depla

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

Probleemstelling

Poreuze films kennen een brede waaier aan toepassingen. De voornaamste hiervan houden verband met (katalytische) chemische reacties aan het oppervlak van de poreuze film. Het grote contactoppervlak zorgt ervoor dat ze het ideale materiaal zijn om te gebruiken bij katalysatoren of om te gebruiken als katalytisch materiaal. In deze context zijn poreuze films aanwezig in verschillende toestellen; dunne film batterijen, brandstofcellen, gassensoren, thermochrome ramen en zonnecellen zijn enkele voorbeelden. Andere toepassingen maken gebruik van de lage-k diëlektrische eigenschappen, lage brekingsindex of thermische geleidbaarheid. Een voorbeeld van deze laatste eigenschap zijn thermische barrière coatings, die gevoelige oppervlakken beschermen van intense hitte.

Magnetron sputteren is één van de meest geschikte technieken om dunne lagen af te zetten op grote schaal. Dit is een laagvacuümtechniek die gebruik maakt van een magnetisch geassisteerde glimontlading om dunne films te groeien. De techniek wordt vooral gebruikt om dense films af te zetten. Poreuze films kunnen enkel groeien aan lage depositiesnelheden. Om aan dit probleem tegemoet te komen krijgen de dunne lagen vaak een chemisch nabehandeling om porositeit te induceren. De gebruikte chemicaliën zijn behoorlijk agressief en schadelijk voor het milieu. Daarenboven valt het opgeloste materiaal moeilijk te recycleren. Een nieuwe methode werd ontwikkeld binnen de onderzoeksgroep die enkel gebruik maakt van water en oplosbare zouten om de poreuze films te verkrijgen. Het verband tussen de depositieomstandigheden, het bronmateriaal en de uiteindelijke porositeit vraagt verder onderzoek voordat de methode kan toegepast worden op grote schaal.

Doelstelling

Het doel van deze masterproef is om poreuze dunne films af te zetten, op basis van een nieuwe, duurzame methode. De student zal dunne lagen afzetten met behulp van een poedertarget. Het poeder is een mengsel van een wateroplosbaar zout en een metaal. Depositie met deze target produceert een zout bevattende dunne film. Een eenvoudige waterbehandeling verwijdert het zout waardoor enkel een dunne film van het gewenste materiaal overblijft.

Om vertrouwd te geraken met de techniek zullen enkele referentiematerialen via sputterdepositie vanaf poedertargets afgezet worden. Hierbij ligt de focus op het begrijpen van de rol van de verschillende depositieomstandigheden op de eigenschappen van de film. Om de kinetiek van het oplosproces  te volgen, zullen tijdens de masterthesis een in-situ karakteriseringsmethode ontwikkeld worden. De Microstructuur/textuur van de dunne films zal bestudeerd worden met behulp van XRD, SEM, EDX en XRR

We zoeken een enthousiaste student(e) met zin voor experimenteel werk. Interesse in onderzoek naar nieuwe materialen is een pluspunt. Tijdens de thesis komen zowel fundamentele onderzoeksvragen gerelateerd aan de eigenschappen van deze materialen aan bod, en je scherpt via het gebruik van en de aanpassingen aan experimentele opstellingen ook je experimentele kwaliteiten aan. We geven jou, naast een plaats en bureau, een leuke omgeving om samen te werken met verschillende onderzoekers. Samen met je begeleider zullen zij voor voldoende ondersteuning zorgen.