@phdthesis{Vogelsang2013,
  author    = {Andreas Vogelsang},
  title     = {Plasmapolymerisation mit einem Atmosph{\"a}rendruck-Mikroplasma-Jet zur Bildung funktioneller Schichten},
  journal    = {Deposition of functional films by plasma polymerization in an atmospheric pressure microplasma jet},
  url       = {https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:9-001423-7},
  year      = {2013},
  abstract  = {In Rahmen dieser Arbeit wurde die Plasmapolymerisation von aminogruppenhaltigen und perfluorierten Kohlenwasserstoffen mit einem Atmosph{\"a}rendruck Mikroplasma Jet untersucht, mit dem Ziel einer erstmaligen erfolgreichen Abscheidung von Teflon-artigen und aminogruppenhaltigen Schichten. Hierzu wurde ein Versuchsaufbau zur Schichtabscheidung mit einem Mikroplasma-Jet bei Atmosph{\"a}rendruckbedingungen konzipiert und aufgebaut. Dieser besteht im Wesentlichen aus dem Plasma-Jet und der ihn umgebenden Glaskuppel, welche die Erzeugung definierter Umgebungsatmosph{\"a}ren bei Normaldruck gestattet sowie vor eventuell entstehenden toxischen Reaktionsprodukten sch{\"u}tzt. Als erste Aufgabe wurde die Deposition mit den aminogruppenhaltigen Pr{\"a}kursoren Cyclopropylamin (CPA) und Ethylendiamin (EDA) bearbeitet. Es zeigte sich, dass die Abscheidung im selbstorganisierten Jet-Modus m{\"o}glich war. Die abgeschiedenen Schichten besitzen trotz eines kuppelf{\"o}rmigen Abscheidungsprofils eine homogene chemische Struktur mit einem Stickstoffgehalt von bis zu 20\%, wie durch Profilometrie beziehungsweise XPS ermittelt wurde. Es wurden Werte von [NH2]/[C] zwischen 5,5 \% und 3 \% (EDA) sowie 4 \% und 1 \% (CPA) erreicht, abh{\"a}ngig von der Behandlungszeit der Substrate und der verwendeten Umgebungsatmosph{\"a}re. Die Schutzgasatmosph{\"a}re, bestehend aus einem Gemisch aus Stickstoff und Wasserstoff, welche dazu gedacht war die Bildung prim{\"a}rer Aminogruppen zu unterst{\"u}tzen, hatte einen negativen Effekt auf die Abscheidung. Im Vergleich zu einem Prozess an Luft wurde die Depositionsrate halbiert. Weiterhin konnte ein positiver Effekt auf den Anteil der Aminogruppen nur bei CPA festgestellt werden. Bez{\"u}glich der chemischen Zusammensetzung der Schichten wird ein erstes Modell der Plasmapolymerisationsreaktionen vorgestellt, welches auf dem wiederholten Vorgang der Abspaltung einer Aminogruppe und der nachfolgenden Reaktion der so entstandenen Radikale basiert. Bei der Bearbeitung der zweiten Aufgabe, der Deposition von fluorierten Plasmapolymer-Schichten, wurde ein spezielles Entladungsregime des Jets entdeckt. Die hierbei identifizierten Konditionen erm{\"o}glichten erstmalig die Abscheidung von C:F-Schichten mit einem Atmosph{\"a}rendruck Jet. Hierbei wurden mit Octafluorcyclobutan (c-C4F8) als Pr{\"a}kursor, mit hohen Wachstumsraten (bis zu 43 nm/s mit N2-Atmosph{\"a}re) Schichten erzeugt. In diesen wurde mitttels XPS eine homogene chemische Struktur mit einem [F]/[C]-Verh{\"a}ltnis von 1,4 und einem sehr geringen Gehalt an Stickstoff und Sauerstoff nachgewiesen. Fits des hoch aufgel{\"o}st gemessenen C 1s Peaks zeigen einen Vernetzungsgrad von 44 \% und ein [CF2]/[CF3]-Verh{\"a}ltnis von rund 1,8. Der statische Wasserkontaktwinkel bei diesen Schichten lag im Bereich von 100° – 135°. Die geforderte Hydrophobie der Schichten wurde damit erreicht. Luft als Umgebungsatmosph{\"a}re w{\"a}hrend des Beschichtungsprozesses f{\"u}hrt nicht zu einem {\"u}berwiegend {\"a}tzenden Plasmaprozess, reduziert jedoch die Depositionsrate um Faktor vier. {\"A}nderungen der chemischen Zusammensetzung der Schicht im Vergleich zur Schutzgasatmosph{\"a}re wurden nicht festgestellt. Die Verwendung von Octafluorpropan (C3F8) als Pr{\"a}kursor ergab nur ein minimales Schichtwachstum unter Schutzgas- und kein Wachstum unter Luft-Atmosph{\"a}re. Basierend auf den Beobachtungen anderer Autoren, wurde dies durch f{\"u}r die Plasmapolymerisation ung{\"u}nstigere Fragmentierung des Pr{\"a}kursors erkl{\"a}rt. Das spezielle Entladungsregime, die eingeschn{\"u}rte und lokalisierte bogen{\"a}hnliche Entladung, wird als die Auspr{\"a}gung einer --Modus Atmosph{\"a}rendruck Entladung erkl{\"a}rt, bei der das Substrat als zweite geerdete Elektrode fungiert. Hierzu ist eine ausreichende Leitf{\"a}higkeit des Substrats notwendig. Anhand eines vereinfachten Ersatzschaltbildes werden die beobachteten Abh{\"a}ngigkeiten von Substratmaterial und Entladungsregime modelliert},
  language  = {de}
}