Depositie van reactieve metalen

Groep: DRAFT
Info en promotor: prof. Diederik Depla
Begeleiding:  Dulmaa Altangerel

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

Trefwoorden: Dunne lagen, magnetron sputterdepositie, reactieve materialen

Situering

In de hedendaagse wereld zijn dunne lagen of coatings technologisch onmisbaar geworden. 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 lagen met elk hun voor- en nadelen. Magnetron sputterdepositie neemt hier onbetwist een prominente positie in. 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 dunne laag.

ProbleemstellingDepositie van reactieve metalen

Metalen zoals lithium of calcium zijn aanwezig is tal van technologisch belangrijke materialen en/of toepassingen. Voorbeelden zijn Li-ion batterijen, piëzo-elektrische materialen ((bijv. CaTiO3) en mechano-luminescente materialen (bijv. Ca2Nb2O8). Ondanks hun breed toepassingsgebied zijn het aantal studies over de depositie van deze metalen door middel van magnetron sputterdepositie zeer beperkt. De oorzaak hiervan is de reactiviteit van deze metalen met water en zuurstof. Dit vraagt om speciale maatregelen om deze metalen als target te gebruiken in een magnetronontlading.

Doel

De onderzoeksgroep ontwikkelde een veilige methode om reactieve metalen zoals lithium en calcium als targetmateriaal te gebruiken. Dit opent de mogelijkheid om op fundamenteel de groei van deze lagen van dichterbij te bestuderen. In dit thesisvoorstel onderzoeken we de relatie de depositieomstandigheden en laageigenschappen. Door metingen van de energieflux en de materiaalflux tijdens de depositie kunnen de depositieomstandigheden naar een algemene groeiparameter vertaald worden. De oxidatie door blootstelling aan lucht vormt ook een research topic. Het is ook mogelijk om via sputterdepositie rechtstreeks oxiden af te zetten. Hiervoor wordt zuurstof als reactief gas aan de gasontlading toegevoegd. Dit heeft vaak een sterke invloed op het depositieproces. De impact kan niet alleen experimenteel opgemeten worden, maar ook worden gesimuleerd door middel van een code ontwikkeld binnen de onderzoeksgroep. In een latere fase van het thesisonderwerp zal de vorming van complexe verbindingen zoals CaTiO3 bestudeerd worden door Ca/Ti multilagen in een oxidatieve omgeving te laten reageren.

Voor wie ?

We zoeken een enthousiaste student met zin voor experimenteel (en computationeel) onderzoekswerk. We geven jou, naast een plaats en een bureau, fijne collega's en een leuke omgeving om te werken rondom en met verschillende onderzoekers. Samen met je begeleiders en promotoren werk je toe naar een vernieuwend en volwaardig werkstuk.