PermaSim – Semi-empirisches Modell für Permeationsmechanismen durch plasmapolymerisierte Barriereschichten

Modellierung der Gas-Permeation durch PECVD-Barriereschichten: Ein semi-empirischer Ansatz

Das Projekt PermaSim untersucht die Mechanismen der Gas-Permeation durch PECVD-Barriereschichten auf mikro- und nanoskopischem Niveau. Ziel ist die Entwicklung eines semi-empirischen Modells, das die Durchlässigkeit von Gasen durch diese Schichten präzise beschreibt und das Verständnis der zugrunde liegenden Prozesse verbessert.

Das im Juli 2024 gestartete DFG-Projekt „PermaSim – Entwicklung eines semi-empirischen Modells zur Beschreibung der temperaturabhängigen Permeationsmechanismen durch plasmapolymerisierte Barriereschichten“ befasst sich mit der Modellierung der Gas-Permeation durch PECVD-Barriereschichten auf mikro- bzw. nanoskopischem Level. Da die Schichtentwicklung zurzeit meist empirisch stattfindet, ist ein besseres Verständnis der Systemzusammenhänge notwendig, um diese Schichtentwicklung zielgerichteter zu verfolgen.

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In PermaSim werden ausgewählte Schichtsysteme hinsichtlich Gasbarriere, Schichtchemie, Schichtdicke, Porosität, Steifigkeit etPerc. umfassend charakterisiert. Die Charakterisierungsmethoden unterscheiden sich im Messaufwand und der resultierenden Informationstiefe, geben jedoch insgesamt ein umfassendes Bild der Schicht ab. Aus diesen Daten wird ein repräsentatives Volumenelement der Schicht aufgebaut, dass anschließend für weitere Simulationen zur Verfügung steht. Darunter fallen u.a. Simulationen der Sorption und Diffusion von Gasen durch die Schicht, um die Permeationsvorgänge zu modellieren. Das so erzeugte Modell soll validiert werden, indem Parameter wie Schichtchemie und -struktur, sowie das permeierende Gas variiert werden und die Vorhersage mit Messdaten abgeglichen wird. Zum Abschluss wird geprüft, welche Charakterisierungsmethoden für das Modell relevant sind, bzw. ob sich aufwändige Methoden durch einfachere Methoden ersetzen lassen. Die Erkenntnisse aus diesem Projekt können u.a. zur Entwicklung von Instrumenten zur Prozessüberwachung und -regelung genutzt werden, um den Einsatz von PECVD in der Industrie zu fördern.

Projektdaten und Förderung

Wir danken der DFG für die Förderung des Projekts (Förderkennzeichen 542661390) und den Projektpartnern für die Zusammenarbeit.
Projektlaufzeit: –

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