Teilprojekt 9

Entwicklung eines integrierten Plasmagas-Recyclingsystems

Der Einsatz von Edelgasmischungen zum Betrieb der AP-Plasmaquellen kann insbesondere bei skalierten Anwendungen sehr schnell zu hohen Prozesskosten führen. Weiterhin entstehen bei der Schichtabscheidung teilweise umweltgefährdende Stoffe, welche zur Vermeidung gefährlicher Emissionen kostenintensiv entsorgt werden müssen. Das Gasrecycling durch den Einsatz adsorptiver Trennmethoden zur Kostensenkung von Plasmaprozessen steht im Fokus der Untersuchungen innerhalb des Teilprojektes 9.

Ansatz zur Reduktion des Gasverbrauchs in TP9 und Ziel

Schematische Darstellung des Gasrecycling
© Anorganische Chemie I (AC I), Technische Universität Dresden

Schematische Darstellung des Gasrecycling

Ansatz zur Reduktion des Gasverbrauchs in TP9

  • Gasrecycling/-aufbereitung
  • Senken der Betriebskosten durch Rückführung der Plasmagase (Ar, N2)
  • Abtrennen von Reaktionsprodukten oder Precursorfragmenten aus dem Prozessabgas

Ziel

  • Reinigung des Effluent-Stroms von AP-Plasmaanlagen (Verunreinigungen < 10 ppm)

Methodischer Ansatz zum Erreichen der Ziele

  • Entwicklung eines modularen Systems aus Partikelfilter, Adsorber und Gasrückführung
  • Konstruktion und Fertigung eines Demonstrators

Vorgehensweise

1. Beschreibung der Ausgangssituation

  • Voraussetzung für Entwicklung: IR-spektroskopische Bestimmung der Abgaszusammensetzung

2. Auswahl geeigneter Adsorbentien

  • Aufnahme von Reinstoffisothermen und Durchbruchsexperimente
  • eventuell chemische Funktionalisierung für Steigerung der Kapazität und Selektivität
  • Formgebung und Immobilisierung

3. Demonstratorbau

  • Konstruktion einer effizienten Absaugeinheit
  • Wahl eines geeigneten Partikelfilters
  • Auslegung der Adsorberkartusche
  • Rückführung des gereinigten Gases zur Plasmaquelle

4. Bestimmung der Leistungskennziffern des Recyclingsystems

Resultierende Ergebnisse

  • Kostenreduktion durch Gasrecycling
  • Minimierung der Kosten zur Abgasbehandlung