Erzeugung und Charakterisierung von Bor-, Germanium- und Zinkoxid Nanopartikeln in dotierten H2/O2/Ar-Niederdruckflammen

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Nano-Partikel sind die Bausteine für neuartige Funktionswerkstoffe deren Eigenschaften maßgeblich durch die Kleinheit der eingesetzten Teilchen bestimmt werden. Eine Grundvoraussetzung für die Untersuchung der Größenabhängigkeit dieser Eigenschaften sind Syntheseprozesse, mit denen Partikel einheitlicher Größe und von hoher Reinheit erzeugt werden können. Im vorliegenden Projekt werden Gasphasensyntheseprozesse zur Erzeugung von oxidischen Nano-Partikeln mit definierten Eigenschaften angewendet. Hierbei wird die Partikelbildung sowohl in dotierten H2/O2,/Ar-Niederdruckflammen als auch in dotierten Ar/O2-Mikrowellenplasmen untersucht. Aus den Flammen- bzw. Plasmagasen werden mit Hilfe einer Molekularstrahlprobenahme repräsentative Partikelproben in-situ separiert und mit einem Partikelmassenspektrometer (PMS) vermessen. Alternativ dazu können die Partikel aus dem Molekularstrahl direkt auf TEM-Probenträgern oder anderen Substraten abgeschieden werden. Hierduch können nanostrukturierte Schichten gezielt erzeugt werden, deren Partikelgröße bzw. -masse durch die simultane PMS-Messung wohl definiert ist. Weiterhin werden Pulverproben mit einem thermophoretischen Abscheider gesammelt und durch TEM, XRD, FT-IR und UV-VIS charakterisiert. In der laufenden Projektphase wurde die Bildung von Zink- und Gennaniumoxid Partikeln untersucht, wobei die Precusoren Dimethylzink (Zn(CH3)2) bzw. Tetramethylgermanium (Ge(CH3)4) verwendet wurden. Typische Partikelgrößen lagen im Bereich zwischen 6 nm und 10 nm. Zukünftig sollen durch eine verbesserte thermophoretische Probennahme Rückwirkungen des Sammelprozesses auf die Partikelgröße vermieden werden. Weiterhin sollen die Ergebnisse auf das im Erstantrag vorgeschlagene Boroxid erweitert werden.