PluTO+: BMBF fördert Plasmaforscher und Optikexperten

Entspiegelte Brillengläser für besseres Sehen. Spiegel für hochmoderne Weltraumteleskope und Interferenzfilter für leistungsfähige Lasersysteme. Jede dieser Anwendungen benötigt spezielle Schichten oder Schichtsysteme. Moderne Oberflächenbeschichtungsverfahren erlauben die gezielte Steuerung des Reflexions- und Transmissionsverhaltens von optischen Komponenten.

Das im Oktober 2014 gestartete Verbundvorhaben „Plasma und optische Technologien: Erhöhung der Qualität und Ausbeute optischer Beschichtungstechnologien“, kurz PluTO+, erforscht neuartige Produktionsverfahren für die ökonomische und ressourcenschonende Umsetzung der Photonik-Anwendungen von Morgen. Ziel ist es, die Qualität und Stabilität funktionaler Schichten und Schichtsysteme weiter deutlich zu steigern, und zwar prinzipiell durch eine bisher nicht praktizierte aktive Regelung. Damit werden zum einen die Präzision und spektrale Eigenschaften und zum anderen die Wirtschaftlichkeit und Konkurrenzfähigkeit optischer Produkte aus Deutschland verbessert.

Von 2009 bis 2014 förderte das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) zu diesem Thema das Verbundprojekt „PluTO“, dessen Arbeiten im Folgeprojekt PluTO+ nun fortgeführt werden. Konkreter gesagt erforscht der PluTO+ Verbund neuartige prozesskompatible Diagnostikverfahren zur in-situ Erfassung von Plasmaparametern. Hierzu zählen insbesondere die Multipolresonanzsonde zur Bestimmung der Elektronendichte und spektroskopische Verfahren. Die Multipolresonanzsonde arbeitet nach dem Prinzip der aktiven Plasmaresonanzspektroskopie und zeichnet sich durch geringe Abmessungen sowie Unempfindlichkeit gegenüber Beschichtung mit nichtleitendem Material aus. Daneben werden physikalische Modelle für die eingesetzten Plasmaquellen und die Prozessplasmen erstellt und schließlich mit der in-situ Diagnostik zu einer modellbasierten, aktiven Regelung der Beschichtungsprozesse kombiniert.

Zusätzlich wird in der Zusammenarbeit aus Optik- und Plasmaforschern die Verknüpfung von in-situ Diagnostik des Plasmas und der wachsenden Schicht vorgenommen. Mit diesem Konzept soll ein bislang unerreichter Grad an Prozessstabilität sichergestellt werden, indem die in konventioneller Prozessführung auftretenden Driften vermieden werden. Mit diesen neuen, präzisen plasmabasierten Regelungskonzepten können Schichteigenschaften gezielter als bisher eingestellt werden. Damit wird der Material- und Energieeinsatz zur Herstellung der Schichtsysteme effizienter gestaltet. Durch die Erforschung der Plasmaprozesse wird also eine Qualitätssteigerung in Verbindung mit Ressourceneffizienz sowie Kostenreduzierung erreicht und so das Anwendungsspektrum der genannten Depositionsverfahren für die Herstellung komplexer Schichtsysteme erheblich erweitert. Anwendungen finden sich in vielen Bereichen, wie Bildgebung, Ophthalmik, Messtechnik, Kommunikationstechnik, Laseroptik oder dem Automobilbereich.

Das Konsortium repräsentiert ein weites Spektrum aus Optik- und Plasmaforschung, Optikherstellung, Materialbearbeitung sowie Verfahrensentwicklung. Zu den Industriepartnern gehören Leybold Optics GmbH, Cutting Edge Coatings GmbH, Laser Components GmbH, Layertec GmbH, Robert Bosch GmbH, Applied Material Web Coating GmbH, ESI Software Germany GmbH und IMST GmbH. Das Laser Zentrum Hannover, das Leibniz-Institut für Plasmaforschung und Technologie, die Ruhr-Universität Bochum und das Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF sind als wissenschaftliche Partner an den Forschungs- und Entwicklungsarbeiten beteiligt.

Das Verbundprojekt hat ein Gesamtvolumen von 9,5 Mio. Euro und wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) über eine Laufzeit von drei Jahren gefördert. PluTO+ ist Bestandteil der BMBF-Förderinitiative „Die Basis der Photonik: Funktionale Oberflächen und Schichten“ des BMBF. Die neu gestartete Fördermaßnahme ist Bestandteil der Hightech-Strategie der Bundesregierung. Diese zielt auf Innovation und Wachstum in Deutschland.

VDI Technologiezentrum GmbH / LK