TU Berlin

Theoretische ElektrotechnikModellierungsverfahren in der Oberflächentechnik

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Modellierungsverfahren in der Oberflächentechnik

Inhalte:

Die Vorlesung gibt eine Einführung in Anwendungen, theoretische Grundlagen und numerische Modellierungsverfahren in der Oberflächentechnik. Insbesondere werden plasmagestützte Beschichtungsverfahren im Niederdruckbereich behandelt. Derartige Verfahren sind eine Schlüsseltechnologie in einer großen Bandbreite von Produkten und Technologien. Beispiele sind Großflächenbeschichtungen für Photovoltaik, Architektur- und Automobilverglasung; optische Schichten zur Veredelung optischer Komponenten; tribologische Schichten für Werkzeuge und mechanischen Komponenten aus der Automobiltechnik und dem Maschinenbau sowie Produkte aus dem Bereich Mikroelektronik wie z.B. Displays, Sensoren und integrierte Halbleiterbauelemente. Mit zunehmender Produktintegration und Komplexität sowie gleichzeitig steigendem Produktionsdurchsatz werden die Anforderungen an Beschichtungstechnologien stetig größer. Um mit industriellen Anforderungen Schritt halten zu können, wird ein modellbasiertes Verständnis der relevanten Mechanismen zur Schichtbildung sowohl im Beschichtungsprozess als auch beim Schichtwachstum immer wichtiger. Die Vorlesung behandelt dementsprechend Grundlagen von Plasma- und Vakuumtechnik, Niederdruck-Beschichtungsverfahren, sowie Rechenmethoden zur modellgestützten Beschreibung der den Prozessen zugrundeliegenden Mechanismen.

Die Vorlesung wendet sich an Studierende der Elektrotechnik und ggf. anderer Fachrichtungen (Ingenieurswissenschaften, Physik) mit Interesse bzw. Vertiefungsrichtung im Bereich Oberflächentechnik. Für die in der Vorlesung behandelten Themen sind mathematische Grundkenntnisse im Bereich Analysis und Vektorrechnung hilfreich. Für ausgewählte Problemstellungen aus den Bereichen Gasströmung, Beschichtungsprozesse und Schichtwachstum werden Modellierungsverfahren sowohl mit frei verfügbarer Software als auch im Rahmen von Programmier-Übungen erarbeitet; hierfür sind Programmiererfahrungen in einer geeigneten Compiler- oder Skriptsprache (z.B. C, C++, Python, Matlab, Fortran, …) vorteilhaft.

Inhalte und Lernziele:

  • Berechnungsverfahren für Gasströmungen und Teilchentransport im Niederdruckbereich
  • Thermisches Gleichgewicht, Energieverteilungsfunktionen, Boltzmann-Transportgleichung
  • Überblick über Niederdruck-Beschichtungsverfahren und deren Anwendungen
  • Monte-Carlo Modellierung des Teilchentransports und der Schichtdickenverteilung
  • Ballistische Modellierung der Erosionsrate und Energieverteilung beim Sputtern
  • Globale Modellierung der Reaktionskinetik des reaktiven Magnetron-Sputterns
  • Grundlegende Eigenschaften nichtthermischer Plasmen
  • Modellierung von Plasmen in 1D
  • Schichtwachstum in Abhängigkeit von Energie und Einfallswinkel

 

Veranstaltungsform: Integrierte Veranstaltung: Vorlesung und Programmierübungen

Umfang: 3LP (voraussichtlich 4 SWS 14-tägig). Die Veranstaltung kann in die MSc-Module im Bereich Simulation eingebracht werden. (Bitte rechtzeitig mit dem Fachgebietsleiter abklären).

Voranmeldung erwünscht:

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