CD-Labor für Oberflächen und Grenzflächen Technologie

Dieses CD-Labor hat sich zum Ziel gesetzt, auf experimentelle und theoretische Weise das Verständnis von Grenzflächenreaktionen im Bereich des Designs industrieller Verfahren und Werkstoffe erheblich zu verbessern: Dies soll der Stahl- und Halbleiterindustrie (und ggf. auch anderen Industriesparten) eine wissensbasierte Entwicklung von Oberflächen- und Grenzflächentechnologien ermöglichen, um etwa schädlichen Korrosionsprozessen entgegenzuwirken.

Grenz- und Oberflächen in diesem Sinne treten dort auf, wo Strukturen gleicher oder unterschiedlicher Aggregatszustände aufeinandertreffen: Ein einfaches Beispiel für eine fest/flüssig-Grenzfläche wäre etwa eine Teflonpfanne, an der ja bekanntlich nichts haftet. Aber auch und gerade im Bereich für die Hightech-Industrie besonders zukunftsträchtiger Halbleiter mit breiter Bandlücke wie Siliciumcarbid (SiC) und Galliumnitrid (GaN) spielt das Verständnis von Struktur, Wechselwirkungen, Mechanismen und Kinetik an reaktiven Grenzflächen eine wichtige Rolle: Für das vollständige Verständnis nasser (wie Ätzen) und trockener (wie Plasma-Ätzen) Oberflächenbehandlungen ist noch ausführliche Grund-lagenforschung vonnöten. Ziel ist ein Verständnis von Oberflächenkonditionierung auf atomarer Ebene, um hohe Grenzflächenqualitäten bei der Herstellung mikroelektronischer Schaltungen zu erreichen.

Stahloberflächen und -grenzflächen repräsentieren den zweiten großen Anwendungsfall neben SiC/GaN, auf den sich das CD-Labor konzentriert: Auch hier hängen Prozesse wie unerwünschte Wasserstoffentwicklung im Zuge von Korrosion mit katastrophaler Wasserstoffversprödung als möglicher Folge von Materialgrenzflächenstruktur- und defekten ab. Es gilt, ein atomistisches Verständnis für unterschiedliche Wasserstoffentwicklungspotentiale und -barrieren bei verschiedenen Zinkbeschichtungen zu erlangen, um ebensolche Problemfälle zu verhindern.

Auf Basis beider genannter Anwendungsfälle will das Team des Labors durch die Erarbeitung eines synergistischen experimentellen und theoretischen Instrumentariums einen bedeutenden Schritt in Richtung eines allgemeinen molekularen Verständnisses komplexer reaktiver Oberflächen- und Grenzflächenprozesse gehen. Ein Fortschritt, der einer breiten Palette verschiedenster Sparten von Industrie, Technologie u. Ä. zugute kommen wird – neben der direkt behandelten Stahl- und Halbleiterindustrie beispielsweise auch dem Bereich der Biomedizin oder erneuerbarer Energie!