Plasma’s worden in de industrie gebruikt voor het coaten van brillenglazen of beeldschermen, of voor het etsen van microscopisch kleine kanaaltjes in siliciumwafers. Het kan echter allemaal sneller en nauwkeuriger, zo ontdekte de Duitse wetenschapper dr. Julian Schulze van de Ruhr-Universität Bochum (RUB). Door wijzigingen in de energietoevoer wist hij een vijfmaal grotere dichtheid van reactieve deeltjes in het plasma te bereiken. Deze aan de RUB ontwikkelde methode heet Voltage Waveform Tailoring (VWT).
“Het is zelfs mogelijk de dichtheid van dergelijke deeltjes te vertienvoudigen door de spanningsvorm aan te passen,” legt Julian Schulze uit in het wetenschapsblad van de RUB, Rubin. De ontdekking is van groot belang voor de miljardenindustrie van de halfgeleiderproductie. “Elke toename van de efficiëntie betekent een enorm economisch effect,” verduidelijkt de onderzoeker.
Kamertemperatuur
Naast de bekende drie toestanden van een stof (vast, vloeibaar en gasvorming) is er nog een vierde aggregatietoestand. Als het elektrische karakter van het gas merkbaar is veranderd, spreekt men van plasma.
Schulze richt zich op plasma’s die ontstaan bij kamertemperatuur. Zij zijn populair voor medische en industriële toepassingen omdat zij de omringende oppervlakken niet aantasten of vernietigen. Dergelijke plasma’s kunnen bijvoorbeeld worden ontstoken tussen twee elektroden, waarvan de ene is geaard terwijl op de andere een spanning wordt gezet.
Zo ontstaat bij de elektroden een elektrisch veld dat negatief geladen elektronen van de oppervlakken afstoot en positief geladen ionen aantrekt. Door de snelle beweging van de elektronen als gevolg van deze versnelling kunnen neutrale deeltjes ontstaan door botsingen met snelle elektronen. Als gevolg daarvan gloeien plasma’s uiteindelijk. De versnelling van ionen op het oppervlak kan bijvoorbeeld worden gebruikt om kanalen te etsen op silicium wafers.
Gieter
Julian Schulze was niet tevreden over het gebruikelijke proces in de industrie. “In dat proces krijgen veel elektronen een deel van de toegevoerde energie. dat is echter niet genoeg voor elk van hen om andere moleculen efficiënt te breken en zo hoge reactieve deeltjesdichtheden te produceren. De energieverdeling van de ionen aan de grensvlakken kan niet efficiënt worden geregeld,” verduidelijkt hij.
“We willen de energie niet net als met een gieter over elektronen en ionen sproeien, maar gericht toevoegen. Daardoor krijgen minder elektronen meer energie en kan de ionen-energie bij grensvlakken nauwkeurig worden afgesteld. Het resultaat is dat plasma’s dan efficiënter werken.”
Ook interessant: Nauwkeurige perforatie van materiaallagen door nieuwe techniek
Als je dit artikel leuk vindt, lees dan ook:
