Dieses Forschungsprojekt kombiniert die klassischen Bereiche der Dünnschichttechnologie und der chemischen Gasphasenabscheidung mit einem neu entdeckten lokalisierten Transportmechanismus, um ein zeit- und ortsabhängiges Kristallwachstum zu ermöglichen. Zu diesem Zweck leiten wir einen geladenen Strom von Vorläufermolekülen, die typischerweise bei der chemischen Gasphasenabscheidung verwendet werden, durch elektrodynamische Linsen zu vordefinierten Substratpositionen.
Die Idee entstand aus unserer Forschung zur lokalen Abscheidung von mikroskopischen und nanoskopischen Partikeln. Durch Verkleinerung der Partikelgröße näherte sich die elektrische Leitfähigkeit der erzeugten Nanostrukturen den Literaturwerten von Massenmaterialien an. Allerdings führt die Verwendung von Partikeln zwangsläufig zu porösen Strukturen, die nicht für alle Anwendungen geeignet sind. Unsere Hypothese ist, dass die Abscheidung fester und kristalliner Materialien durch eine weitere Verringerung der Partikelgröße auf molekulare oder atomarem Niveau möglich sein sollte.
In ersten Experimenten konnten wir zeigen, dass Vorläufermoleküle für die chemische Gasphasenabscheidung mit Hilfe einer Koronaentladung elektrisch aufgeladen und lokal abgeschieden werden können. Dies gilt für eine Vielzahl von Molekülen, was wir in einer ersten Veröffentlichung in der renommierten Zeitschrift ACS Nano demonstrieren konnten. Die Anpassung der Abscheidungsparameter führte sogar zum Wachstum von nano- und polykristallinen Strukturen.
Für die zukünftige Forschung schlagen wir eine strukturierte Untersuchung der Abscheidungsparameter vor, um ein lokalisiertes und programmierbares Kristallwachstum unter Verwendung eines geladenen Flusses von Vorläufermolekülen zu ermöglichen. Für stabile Abscheidungsbedingungen muss ein Koronaentladungsreaktor mit mehreren Nadeln etabliert werden, um alle relevanten Kräfte der Lokalisierung gezielt und unabhängig zu untersuchen. Neben verschiedenen Precursor-Materialien und konventionellen Abscheidungsparametern wie Temperatur, Konzentration und Atmosphäre sollen auch die elektrischen Parameter der Koronaentladung wie Polarität, Spannung und Strom variiert werden. Dabei erwarten wir nicht nur eine Veränderung der lokalen Abscheiderate b.
