Oberflächenchemie und Prüfung von Oberflächen sowie Oberflächenmodifikation und -verbesserung

Der Satz „Oberflächen bedecken alles“ ist einer, über den wir alle eine Sekunde nachdenken sollten. Oberflächenwissenschaft ist die Untersuchung physikalischer und chemischer Phänomene, die an der Grenzfläche zweier Phasen auftreten, einschließlich Fest-Flüssig-Grenzflächen, Fest-Gas-Grenzflächen, Fest-Vakuum-Grenzflächen und Flüssig-Gas-Grenzflächen. Es umfasst die Bereiche Oberflächenchemie und Oberflächenphysik. Verwandte praktische Anwendungen werden zusammenfassend als Oberflächentechnik bezeichnet. Die Oberflächentechnik umfasst Konzepte wie heterogene Katalyse, Halbleiterbauelementherstellung, Brennstoffzellen, selbstorganisierte Monoschichten und Klebstoffe.

 

Oberflächenchemie kann allgemein als die Untersuchung chemischer Reaktionen an Grenzflächen definiert werden. Sie ist eng verwandt mit der Oberflächentechnik, die darauf abzielt, die chemische Zusammensetzung einer Oberfläche durch Einbau ausgewählter Elemente oder funktioneller Gruppen zu modifizieren, die verschiedene gewünschte Wirkungen oder Verbesserungen der Eigenschaften der Oberfläche oder Grenzfläche erzeugen. Die Oberflächenwissenschaft ist von besonderer Bedeutung für Bereiche wie die heterogene Katalyse und Dünnfilmbeschichtungen.

 

Die Untersuchung und Analyse von Oberflächen umfasst sowohl physikalische als auch chemische Analysetechniken. Mehrere moderne Methoden untersuchen die obersten 1–10 nm der dem Vakuum ausgesetzten Oberflächen. Dazu gehören Röntgen-Photoelektronenspektroskopie (XPS), Auger-Elektronenspektroskopie (AES), Niederenergieelektronenbeugung (LEED), Elektronenenergieverlustspektroskopie (EELS), Thermodesorptionsspektroskopie, Ionenstreuspektroskopie, Sekundärionenmassenspektrometrie (SIMS) , und andere Oberflächenanalyseverfahren. Viele dieser Techniken erfordern Vakuum und teure Ausrüstung, da sie auf der Detektion von Elektronen oder Ionen beruhen, die von der zu untersuchenden Oberfläche emittiert werden. Neben solchen chemischen Techniken werden auch physikalische einschließlich optischer Techniken verwendet.

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Wenden Sie sich für alle potenziellen technischen Projekte, die Oberflächen, Klebstoffe, Verbesserung der Haftung an Oberflächen, Oberflächenmodifizierung zur Hydrophobierung (schwierige Benetzung), Hydrophilie (leichte Benetzung), antistatische, antibakterielle oder antimykotische usw. betreffen, an uns und unsere Oberflächenwissenschaftler wird Ihnen bei Ihren Design- und Entwicklungsbemühungen helfen. Wir verfügen über das Wissen, um zu bestimmen, welche Techniken zur Analyse Ihrer speziellen Oberfläche verwendet werden sollen, und haben Zugang zu den fortschrittlichsten Testgeräten.

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Einige der Dienstleistungen, die wir für die Oberflächenanalyse, -prüfung und -modifikation anbieten, sind:

• Prüfung und Charakterisierung von Oberflächen

•  Modifikation von Oberflächen durch geeignete Techniken wie Flammenhydrolyse, Plasmaoberflächenbehandlung, Abscheidung von Funktionsschichten….etc.

• Prozessentwicklung für Oberflächenanalyse, Prüfung und Modifizierung

• Auswahl, Beschaffung, Modifizierung von Oberflächenbehandlungs- und Modifizierungsausrüstung, Prozess- und Charakterisierungsausrüstung

• Reverse Engineering von Oberflächenbehandlungen für spezielle Anwendungen

• Abisolieren und Entfernen fehlerhafter Dünnschichtstrukturen und Beschichtungen zur Analyse darunter liegender Oberflächen zur Bestimmung der Grundursache.

• Gutachter- und Prozessdienstleistungen

• Beratungsleistungen

 

Wir führen Oberflächenmodifikationen für eine Vielzahl von Anwendungen durch, darunter:

• Verbesserung der Haftung von Beschichtungen und Substraten

• Oberflächen hydrophob oder hydrophil machen

• Oberflächen antistatisch oder statisch machen

• Oberflächen antimykotisch und antibakteriell machen

 

Dünne Filme und Beschichtungen

Dünne Filme oder Beschichtungen sind dünne Materialschichten mit einer Dicke von Bruchteilen eines Nanometers (Monolayer) bis zu mehreren Mikrometern. Elektronische Halbleiterbauelemente, optische Beschichtungen und kratzfeste Beschichtungen sind einige Hauptanwendungen, die von der Dünnschichtkonstruktion profitieren.

 

Eine bekannte Anwendung von Dünnfilmen ist der Haushaltsspiegel, der typischerweise eine dünne Metallbeschichtung auf der Rückseite einer Glasscheibe aufweist, um eine reflektierende Grenzfläche zu bilden. Der Prozess des Versilberns wurde früher häufig zur Herstellung von Spiegeln verwendet. Heutzutage werden viel fortschrittlichere Dünnschichtbeschichtungen verwendet. Beispielsweise wird eine sehr dünne Filmbeschichtung (weniger als ein Nanometer) verwendet, um Zwei-Wege-Spiegel herzustellen. Die Leistung optischer Beschichtungen (wie Antireflex- oder AR-Beschichtungen) wird typischerweise verbessert, wenn die Dünnfilmbeschichtung aus mehreren Schichten mit unterschiedlichen Dicken und Brechungsindizes besteht. Ähnliche periodische Strukturen abwechselnder dünner Filme aus unterschiedlichen Materialien können zusammen ein sogenanntes Übergitter bilden, das das Phänomen der Quanteneingrenzung ausnutzt, indem es elektronische Phänomene auf zwei Dimensionen beschränkt. Andere Anwendungen von Dünnfilmbeschichtungen sind ferromagnetische Dünnfilme zur Verwendung als Computerspeicher, Dünnfilm-Medikamentenabgabe für Pharmazeutika, Dünnfilmbatterien. Auch keramische Dünnfilme sind weit verbreitet. Die relativ hohe Härte und Trägheit keramischer Werkstoffe macht derartige dünne Beschichtungen für den Schutz von Substratmaterialien vor Korrosion, Oxidation und Verschleiß interessant. Insbesondere die Verwendung solcher Beschichtungen auf Schneidwerkzeugen kann die Lebensdauer dieser Gegenstände um mehrere Größenordnungen verlängern. An vielen Anwendungen wird geforscht. Ein Forschungsbeispiel ist eine neue Klasse von anorganischen Oxid-Dünnschichtmaterialien, die als amorphes Schwermetallkationen-Mehrkomponentenoxid bezeichnet werden und zur Herstellung transparenter Transistoren verwendet werden könnten, die kostengünstig, stabil und umweltfreundlich sind.

 

Wie jedes andere ingenieurwissenschaftliche Fach erfordert auch der Bereich der Dünnschichten Ingenieure verschiedener Fachrichtungen, darunter auch Chemieingenieure. Wir verfügen in diesem Bereich über hervorragende Ressourcen und können Ihnen folgende Dienstleistungen anbieten:

• Design und Entwicklung von Dünnfilmen und Beschichtungen

• Charakterisierung von Dünnschichten und Beschichtungen einschließlich chemischer und analytischer Tests.

• Chemische und physikalische Abscheidung von dünnen Filmen und Beschichtungen (Plating, CSD, CVD, MOCVD, PECVD, MBE, PVD wie Sputtern, reaktives Sputtern und Aufdampfen, E-Beam, Topotaxie)

• Durch den Aufbau komplexer Dünnschichtstrukturen schaffen wir Multimaterialstrukturen wie Nanoverbundwerkstoffe, 3D-Strukturen, Stapel verschiedener Schichten, Mehrschichten, …. usw.

• Prozessentwicklung und -optimierung für Dünnschicht- und Beschichtungsabscheidung, Ätzen, Verarbeitung

• Auswahl, Beschaffung, Modifikation von Dünnschicht- und Beschichtungsverfahren und Charakterisierungsgeräten

• Reverse Engineering von dünnen Filmen und Beschichtungen, chemische und physikalische Analyse von Schichten innerhalb mehrschichtiger Beschichtungsstrukturen zur Bestimmung von chemischen Inhalten, Bindungen, Strukturen und Eigenschaften

• Ursachenanalyse von ausgefallenen Dünnschichtstrukturen und Beschichtungen

• Gutachter- und Prozessdienstleistungen

• Beratungsleistungen