Ziel
Synthese von Nanopartikeln in der Gasphase mit steilen Temperaturgradienten und kurzen Verweilzeiten sowie deren online/inline Untersuchung wird durch den Einsatz von Plasmareaktoren ermöglicht. Eine detaillierte Messung von Partikelgrößen und Partikelgrößenverteilungen im Verlauf des Wachstumsprozesses gibt Aufschluss über die das Partikelwachstum bestimmenden Parameter sowie die Kinetik der damit verbundenen Prozesse. Diese Untersuchungen werden mit Hilfe eines in Strömungsrichtung angeschlossenen Partikelmassenspektrometers (PMS) durchgeführt, welches die Untersuchung des beginnenden Partikelbildungsprozess erlaubt. Der Reaktor soll zudem ausreichende Materialmengen für weitergehende (ex-situ) Untersu-chungsmethoden (TEM, BET, XRD) zur Verfügung stellen. Weiterhin  sollen größenselektierte Nanopartikel auf unstrukturierten und strukturierten Substraten deponiert werden um die Charakterisierung von (größen)spezifischen Materialeigenschaften, insbesondere ihre optischen und elektrischen Eigenschaften, zu untersuchen.

Verfahren
Die Erzeugung eines Plasmas erfolgt durch resonante Abstimmung einer zylindri-schen Mikrowellenantenne an die Frequenz der Mikrowellenquelle mit f = 2,45 GHz. Mit einer Leistung von bis zu 2 kW steht ausreichend Energie zur Verfügung, um in einem als Reaktor dienenden Quarzglasrohr durch Ionisation von Gasen ein Plasma zu zünden. Der Druck im Reaktor kann in weiten Grenzen im Bereich von 10 bis 1000 mbar eingestellt werden. Für die Untersuchung der Partikelbildung können Prekursoren direkt oder mit Hilfe eines Gassättigers zugeführt werden. Die Anregung der Gase ist weitestgehend unspezifisch, so dass nahezu beliebige Gase und Gasmischungen prozessiert werden können. Durch Online-Analytik mit dem Partikelmassenspektrometer können Partikelgröße und die Partikelgrößenverteilung gemessen werden. Erweitert wird der Plasmareaktor durch Gasanalytik (QMS) und Laserdiagnostik (NO-LIF, Atom-LIF). Die Deposition von größenselektierten Nanopartikeln erfolgt als Multi- und Submonolagen mittels Molekularstrahlprobenahme auf beliebigen Substraten.

Veröffentlichungen
J. Knipping, H. Wiggers, B. Rellinghaus, P. Roth, D. Konjhodzic, C. Meier, Synthesis of High Purity Silicon Nanoparticles in a Low Pressure Microwave Reactor, J. Nanosci. Nanotechnol. 4 (2004) 1039-1044

Kontakt
apl. Prof. Dr. H. Wiggers, Hartmut Wiggers, Tel.: +49 (0)203 - 379 8087, IVG