Nalaganje ...
Projekti / Programi vir: ARIS

Inovativni senzorji za sprotno merjenje hitrosti nanosa v PECVD napravah

Raziskovalna dejavnost

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 
Ključne besede
optični vlakenski senzorji, Fabry-Perot, signalno razločevanje, optična vlakna, optoelektronika, plazemska tehnologija, PECVD, silicijev dioksid
Vrednotenje (pravilnik)
vir: COBISS
Raziskovalci (16)
št. Evidenčna št. Ime in priimek Razisk. področje Vloga Obdobje Štev. publikacijŠtev. publikacij
1.  50413  Andrej Benda    Tehnični sodelavec  2019 - 2022 
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 
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 
12.  29669  Majda Rus  Električne naprave  Raziskovalec  2019 - 2022 
13.  51363  Tatjana Škulj  Ekonomija  Raziskovalec  2019 
14.  52497  Maja Šukarov    Tehnični sodelavec  2019 - 2022 
15.  31618  dr. Rok Zaplotnik  Elektronske komponente in tehnologije  Raziskovalec  2019 - 2022  304 
16.  50893  Matjaž Zupan  Električne naprave  Raziskovalec  2019 
Organizacije (4)
št. Evidenčna št. Razisk. organizacija Kraj Matična številka Štev. publikacijŠtev. publikacij
1.  0796  Univerza v Mariboru, Fakulteta za elektrotehniko, računalništvo in informatiko  Maribor  5089638003  27.541 
2.  0106  Institut "Jožef Stefan"  Ljubljana  5051606000  90.695 
3.  3253  ELVEZ, proizvodnja kabelske konfekcije in predelava plastičnih mas, d.o.o.  Višnja Gora  5569613  57 
4.  3549  NELA, razvojni center za elektroindustrijo in elektroniko, d.o.o.  Železniki  3962237  79 
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
Zgodovina ogledov
Priljubljeno