Räumliche Atomlagenabscheidung bei Atmosphärendruck zur Herstellung von Gaspermeationsbarrieren

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Beschreibung

Gegenstand der vorliegenden Arbeit ist die Entwicklung und Charakterisierung einer Beschichtungsanlage zur Herstellung von Gaspermeationsbarrieren auf Polymerfolien. Als Beschichtungsverfahren wird die vergleichsweise neuartige räumliche Atomlagenabscheidung bei Atmosphärendruck eingesetzt, die eine kostengünstige Herstellung von Barriereschichten im Rolle-zu-Rolle-Verfahren verspricht. Am Materialsystem Trimethylaluminium und Wasser zur Abscheidung von Aluminiumoxid werden die relevanten Prozessparameter der Anlage untersucht und zu deren Optimierung genutzt. Neben Wasser stehen als Co-Reaktant außerdem Ozon und ein Helium-Sauerstoffplasma zur Verfügung. Untersucht werden das Wachstum und Schichteigenschaften von AlOx, ZrOx, SiOx und SiAlxOy in Abhängigkeit vom verwendeten Co-Reaktanten, der Prozesstemperatur, der Präkursormenge und der Expositionsdauer. Aluminiumoxidschichten zeigen bei der Messung der Wasserdurchlässigkeit zwar ausgezeichnete Barriereeigenschaften, sind jedoch chemisch nicht sehr stabil. Mischschichten aus SiAlxOy haben ähnlich geringe Wasserpermeationsraten, erweisen sich jedoch chemisch als wesentlich resistenter und sind gleichzeitig mechanisch deutlich belastbarer.