M. Rudolph, P. Birtel, T. Arnold, A. Prager, S. Naumov, U. Helmstedt, A. Anders, P.C. With 
Low‐temperature atmospheric pressure plasma conversion of polydimethylsiloxane and polysilazane precursor layers to oxide thin films  
Plasma Process Polym. (2023) e2200229
https://doi.org/10.1002/ppap.202200229  

Diese Arbeit untersucht die Umwandlung von PDMS- und Polysilazan-Schichten in SiO_x-Filme unter Verwendung eines Atmosphärendruckplasmas. Das Verfahren ermöglicht die Herstellung hochwertiger Oxid-Dünnschichten bei niedrigen Temperaturen, was insbesondere für die Beschichtung temperaturempfindlicher polymerer Substrate relevant ist.  

P.C. With, T. Pröhl, J.W. Gerlach, A. Prager, A. Konrad, F. Arena, U. Helmstedt 
Hydrogen permeation through uniaxially strained SiOx barrier thin films photochemically prepared on PET foil substrates 
Int. J. Hydrogen Energy 81 (2024) 405
https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2024.07.249  

Diese Studie untersucht die Gasbarrierewirkung von photochemisch hergestellten SiO_x-Schichten auf PET-Folien gegen Wasserstoff unter mechanischer Beanspruchung. Sie zeigt, wie sich eine uniaxiale Dehnung auf die Durchlässigkeit auswirkt, die für die Zuverlässigkeit, Sicherheit und Langlebigkeit flexibler Wasserstofftechnologien von entscheidender Bedeutung ist.  

D. Marinov, J.-F. de Marneffe, Q. Smets, G. Arutchelvan, K.M. Bal, E. Voronina, T. Rakhimova, Y. Mankelevich, S. El Kazzi, A.N. Mehta, P.-J. Wyndaele, M.H. Heyne, J. Zhang, P.C. With, S. Banerjee, E.C. Neyts, I. Asselberghs, D. Lin, S. De Gendt 
Reactive plasma cleaning and restoration of transition metal dichalcogenide monolayers  
npj 2D Mater. Appl. 5 (2021) 17
https://doi.org/10.1038/s41699-020-00197-7   

Es wird ein reaktives Plasmareinigungsverfahren vorgestellt, das defekte Übergangsmetall-Dichalkogenid-Monoschichten (TMDCs) nicht nur reinigt, sondern auch strukturell wiederherstellt. Dies ist ein wichtiger Schritt für die Integration empfindlicher 2D-Materialien in die nächste Generation nanoelektronischer Bauelemente.    

P.C. With, U. Helmstedt, L. Prager 
Flexible Transparent Barrier Applications of Oxide Thin Films Prepared by PhotochemicalConversion at Low Temperature and AmbientPressure  
Frontiers Mater. 7 (2020) 200
https://doi.org/10.3389/fmats.2020.00200 

Dieser Übersichtsartikel beschreibt das Potenzial photochemisch hergestellter Oxidschichten für den Einsatz als transparente Gasbarrieren für flexible Anwendungen. Der Schwerpunkt liegt auf einer kostengünstigen photochemischen Verarbeitung bei Raumtemperatur und Normaldruck, die den Einsatz auf flexiblen Polymerfolien zur Verkapselung von Displays oder Solarzellen ermöglicht. 

P.C. With, U. Helmstedt, S. Naumov, A. Sobottka, A. Prager, U. Decker, R. Heller, B. Abel, L Prager 
Low-Temperature Photochemical Conversion of Organometallic Precursor Layers to Titanium(IV) Oxide Thin Films 
Chem. Mater. 28 (2016) 7715 https://doi.org/10.1021/acs.chemmater.6b02757  

Dieser Artikel beschreibt die Synthese von dünnen Titanoxid(IV)-Schichten bei niedriger Temperatur und atmosphärischem Druck durch photochemische Umwandlung von metallorganischen Vorläufern. Durch die Vermeidung hoher Temperaturen können funktionelle Oxidschichten auf verschiedenen Substraten, darunter auch thermisch empfindliche Polymerfolien, abgeschieden werden.  

• Filmetrics F20 – Schichtdickenmesssystem (optional unter inerter Atmosphäre) 
• VUV-Spektrophotometer VM 502 
• Handgehaltene und großflächige (20 cm × 8 cm) Atmosphärendruck-Plasmaquellen für verschiedene Gase (RPS404, RPS40, RPS30EG) 
• Verschiedene VUV- und UV-Lichtquellen zur Oberflächenaktivierung und UV-Härtung von Polymeren 
• Messgeräte zur Bestimmung der Permeation von Sauerstoff, Feuchtigkeit und Wasserstoff 

Die Einwirkung von atmosphärischem Plasma auf molekulare Vorläuferfilme löst komplexe Reaktionskaskaden aus, die zu erheblichen chemischen und strukturellen Veränderungen des Materials führen. Neben der herkömmlichen Oberflächenaktivierung ermöglicht dieses Verfahren die Synthese neuartiger anorganischer und hybrider funktioneller Dünnschichten bei niedrigen Verarbeitungstemperaturen. 

Mögliche Forschungsprojekte konzentrieren sich auf die Korrelation zwischen Plasmaparametern und den resultierenden Materialeigenschaften sowie auf die Identifizierung potenzieller Anwendungsbereiche. Die Untersuchungen umfassen folgende Bereiche: 

• Prozessgrundlagen: Analyse der Reaktionsmechanismen während des Übergangs vom molekularen Vorläufer zum funktionellen Dünnfilm und des Einflusses atmosphärischer Plasmaparameter auf die Umwandlungsreaktivität. 
• Materialcharakterisierung: Untersuchung des Zusammenhangs zwischen der chemischen Zusammensetzung der Vorläufer, der Reaktivität hinsichtlich der Plasmabehandlung und den resultierenden Schlüsseleigenschaften der Schicht. 
• Gasbarriereanwendungen: Bewertung der Effizienz dieser Schichten als Gaspermeationsbarrieren, z. B. zur Verlängerung der Lebensdauer von Dünnschicht-Photovoltaik (organisch) oder zur Verringerung von Wasserstoffleckagen in leichten Polymerwerkstoffen.