Projekti / Programi
Inovativni senzorji za sprotno merjenje hitrosti nanosa v PECVD napravah
Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
2.09.04 |
Tehnika |
Elektronske komponente in tehnologije |
Optoelektronika |
Koda |
Veda |
Področje |
P180 |
Naravoslovno-matematične vede |
Meroslovje, fizikalna instrumentacija |
Koda |
Veda |
Področje |
2.02 |
Tehniške in tehnološke vede |
Elektrotehnika, elektronika in informacijski inženiring |
optični vlakenski senzorji, Fabry-Perot, signalno razločevanje, optična vlakna, optoelektronika, plazemska tehnologija, PECVD, silicijev dioksid
Raziskovalci (16)
št. |
Evidenčna št. |
Ime in priimek |
Razisk. področje |
Vloga |
Obdobje |
Štev. publikacijŠtev. publikacij |
1. |
50413 |
Andrej Benda |
|
Tehnični sodelavec |
2019 - 2022 |
0 |
2. |
36448 |
dr. Vedran Budinski |
Meroslovje |
Raziskovalec |
2019 - 2022 |
23 |
3. |
15006 |
dr. Denis Đonlagić |
Meroslovje |
Vodja |
2019 - 2022 |
382 |
4. |
14112 |
dr. Bojan Gergič |
Sistemi in kibernetika |
Raziskovalec |
2020 - 2022 |
154 |
5. |
35960 |
dr. Žiga Gosar |
Proizvodne tehnologije in sistemi |
Raziskovalec |
2019 - 2022 |
57 |
6. |
52954 |
Boris Kastelic |
Energetika |
Raziskovalec |
2020 - 2022 |
0 |
7. |
15703 |
dr. Janez Kovač |
Elektronske komponente in tehnologije |
Raziskovalec |
2019 - 2022 |
670 |
8. |
10429 |
dr. Miran Mozetič |
Elektronske komponente in tehnologije |
Raziskovalec |
2019 - 2022 |
1.352 |
9. |
30950 |
dr. Matej Njegovec |
Meroslovje |
Raziskovalec |
2019 - 2022 |
42 |
10. |
29743 |
dr. Simon Pevec |
Meroslovje |
Raziskovalec |
2019 - 2022 |
81 |
11. |
50412 |
Stanislav Remškar |
|
Tehnični sodelavec |
2019 - 2022 |
0 |
12. |
29669 |
Majda Rus |
Električne naprave |
Raziskovalec |
2019 - 2022 |
0 |
13. |
51363 |
Tatjana Škulj |
Ekonomija |
Raziskovalec |
2019 |
0 |
14. |
52497 |
Maja Šukarov |
|
Tehnični sodelavec |
2019 - 2022 |
0 |
15. |
31618 |
dr. Rok Zaplotnik |
Elektronske komponente in tehnologije |
Raziskovalec |
2019 - 2022 |
304 |
16. |
50893 |
Matjaž Zupan |
Električne naprave |
Raziskovalec |
2019 |
0 |
Organizacije (4)
Povzetek
Razvili in izdelali bomo inovativni senzor za sprotno merjenje hitrosti nanosa tankih plasti dielektričnega materiala v sistemih za plazemsko podprt kemijski nanos in parne faze (angl. PECVD). Sestavili bomo interdisciplinarno skupino raziskovalcev, ki so vodilni strokovnjaki na področju optoelektronike, plazemske znanosti, plazemskih tehnologij in senzorskih tehnologij. Skupino bodo sestavljali strokovnjaki iz univerze, javnega raziskovalnega inštituta, zasebnega raziskovalnega centra in industrijskega partnerja. Razvili bomo senzor, ki bo omogočal zajem podatkov v časovni skali okoli 100 ms in z občutljivostjo okoli 1 nm. Delovanje senzorja bomo sprva preverili v majhni napravi za reaktivno naprševanje, ki jo imamo na univerzi. Izdelali bomo več prototipov, ki jih bomo potem preverili v plazemskem reaktorju na inštitutu, ki za nanos tankih dielektričnih plasti uporablja PECVD tehniko in heksametil disiloksan kot prekurzor. Dokončno validacijo bomo izvedli pri industrijskemu partnerju, ki ima na voljo komercialni PECVD reaktor s prostornino 5 kubičnih metrov. Ta reaktor rutinsko uporablja za nanos zaščitnih prevlek na plastične izdelke različne velikosti in oblik, posebej sprednjih luči za avtomobile. Strokovnjaki iz zasebnega raziskovalnega centra bodo razvili in izdelali ustrezen napajalnik, ki bo tudi omogočal avtomatiziran zajem podatkov. Ključni rezultat tega projekta bo torej prototip, ki bo pripravljen za uporabo v kateremkoli PECVD reaktorju po svetu. Izvirne rešitve bomo zaščitili s patentno prijavo, znanstvene vidike pa pripravili v obliki znanstvenih člankov, ki jih bomo poslali za objavo v uglednih revijah s tega področja. Sofinancer tega projekta in uporabnik rezultatov bo poskusil komercializirati inovativni senzor kmalu po zaključku tega projekta. Senzor bo dovolj prilagodljiv za uporabo v reaktorjih različne velikosti, ki za vzbujanje neravnovesne plinske plazme uporabljajo različne razelektritve. Obenem bo dovolj majhen in cenovno ugoden, tako da bo predstavljal alternativo trenutno znanim tehnikam za sprotno merjenje hitrosti nanosa dielektričnih prevlek v plazemskih reaktorjih.
Pomen za razvoj znanosti
Predlagana raziskovlani projekt bo usmerjen v raziskave sodobnih optičnih tehnologij zaznavanja, natančneje na področju optičnih senzorjev in s tem povezanih fotonskih tehnologij, hkrati pa obravnava ključne merilne potrebe v zelo zahtevnih okoljih PCVD. Te nove metode merjenja bodo omogočile podporo tako znanstvenim raziskavam kot tudi podporo v procesnih industrijskih sistemih.
Raziskave in razov optičnih vlakenskih senzorjev in pripadajočih metod za optoelektrnosko signalno razločevanje bon a področju meritev in fotonskih tehnologij vodilo do novih temeljnih in aplikativnih znanj. To znanje bo omogočilo izvirne pristope v smeri narčtovanja naslednje generacije učinkovitih in miniaturnih optičnih senzroskih sistemov. Ti sistemi vplivajo na razvoj novih znanstvenih in industrijskih konceptov na različnih naprednih področjih, kot na primer na področju modern industrijske proizvodnje, informacijskih tehnologijah in biomedicinskih sistemih. Senzorske tehnologije so prav tako ena izmed osrednjih tehnologij avtonomnih sistemov, ki v zadnjem desetletju beležijo veliko rast. Opravljeno delo v sklopu predlaganega projekta bo neposredno doprineslo k razvoju ostalih znanstvenih področij in disciplin.
PECVD metoda za nanos tankih plasti ostaja tema obsežnih znanstvenih raziskav zaradi zahtevnih reakcij, ki potekajo tako v plinski fazi kot na površinah, ki so plazmi izpostavljene. Inovativni senzorji bodo omogočili boljše razumevanje površinskih procesov. Predstavljali bodo napravo, ki si jo bodo lahko zaradi ugodne cene privoščili znanstveni laboratoriji po svetu. V kombinaciji s senzorji za karakterizacijo plinske plazme in analizami nanesenih plasti po obdelavi s tehnikami, ki so na voljo v naših laboratorijih (XPS, ToF-SIMS, AES) bodo omogočili rezultate, ki bodo uporabni za podrobno poznavanje PECVD procesa. PECVD tehnika se najbolje obnese z uporabo šibko ionizirane plazme, ki pa ima to pomanjkljivost, da je prostorsko nehomogena, zaradi česar je tudi nanos plasti neenakomeren glede na pozicijo podlage v komori. Inovativni senzor bo omogočil prostorsko ločljive meritve nanosa tankih plasti. V kombinaciji z metodami za karakterizacijo plazme, ki so tudi večinoma prostorsko ločljive, bo omogočil podrobno razumevanje kompleksnih mehanizmov nanosa. Glede na lokalne plazemske parametre, lastnosti nanosa variirajo tako po debelini kot sestavi, strukturi in morfologiji. Pravzaprav so možni različni nanosi od polimeru—podobnih do domala čistega silicijevega dioksida z uporabo istega prekursorja. Nadaljnja analiza plasti z metodami kot so XPS, SIMS, GA-XRD, FTIR in mikroskopijo bo omogočila dodaten vpogled v kinetiko nanašanja.
Predlagan raziskovalni projekt ne bo usmerjen le k izdelavi novih senzorjev, ampak tudi k snovanju aplikativnih znanstvenih konceptov.
Pomen za razvoj Slovenije
Kot smo podarili v prilogi “podroben opis projekta” (priponka k tej prijavi), bodo te raziskave predstavljale preboj v dveh znanstvenih nišah: 1) senzorji in 2) plazemska znanost. Poleg tega bodo imele neposreden vpliv na partnerje in gospodarstvo ter družbo, kar je pojasnjeno v nadaljnjem besedilu.
Industrijski partner Elvez d.o.o. je hitro rastoče SME podjetje in bo po zaslugi inovativnih senzorjev optimiziral proizvodnji postopek za avtomobilske žaromete, pri katerem uporablja PECVD postopek nanosa zaščitne plasti. Ta partner ima tri velike reaktorje (vsak prostornine več kubičnih metrov) za metalizacijo plastičnih polizdelkov in nanos plasti silicijevega dioksida kot zaščite prevleke. Podjetje bo v reaktorje namestilo več senzorjev, ki jih bomo razvili v okviru tega projekta. Senzorji bodo omogočili sprotno spremljanje rasti zaščitne prevleke, zaradi česar se bo izboljšala sledljivost proizvodnega procesa in s tem dvignila kakovost izdelkov in zmanjšal izmet.
Raziskovalni center NELA bo preko sodelovanja z akademskima partnerjema nadgradil svoje znanje na področju razvoja zelo specifičnih izdelkov za elektro industrijo, kar mu bo med drugim omogočilo napredek na področju senzorskih tehnologij, posebej v segmentu senzorjev po željah kupcev, ki se odlikujejo z visoko dodano vrednostjo.
Sofinancer projekta bo osvojil know-how, ki je nujno potreben za morebitno komercializacijo senzorjev.
Akademska partnerja bosta okrepila povezavo s slovensko industrijo, kar bo omogočilo načrtovanje dolgoročnega sodelovanja in s tem prenosa znanja iz akademske sfere v industrijo. S tem projektom bosta pridobila nujne reference, ki so potrebne za afirmacijo v industriji in družbi.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Vmesno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati