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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Beschichten von Oberflächen, umfassend einen Brenner mit einem Brennereingang und einem Brennerausgang, umfassend eine Precursorzuführeinheit zur Zuführung zumindest eines Precursors in den Brenner und umfassend eine Gaszuführeinheit zur Zuführung eines Trägergases und/oder Brenngases.
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Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Beschichten von Oberflächen, bei dem mindestens ein Precursor einem Trägergas und/oder einem Brenngas zugeführt, zu einem Brenner transportiert und mittels des Brenners zur Reaktion gebracht wird, wobei mindestens ein Reaktionsprodukt des mindestens einen Precursors auf der Oberfläche und/oder auf mindestens einer auf der Oberfläche angeordneten Schicht abgeschieden wird.
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Die Behandlung und Veredelung von Werkstoffoberflächen spielt eine wichtige Rolle zur Verbesserung von Materialeigenschaften, zur Optimierung von Fertigungsprozessen und zum sparsamen Einsatz von Rohstoffen. Dabei haben sich Oberflächenfunktionalisierungen durch den Einsatz von Plasma- oder Beflammungsverfahren fest etabliert.
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Beschichtungsverfahren, bei denen in eine Flamme metallische und/oder metallorganische Verbindungen – auch Precursoren genannt – eingebracht, durch Verbrennungsprozesse zersetzt und auf einer Oberfläche abgeschieden werden, sind als Flammenpyrolyseverfahren oder so genannte Combustion-CVD-Verfahren bekannt (CVD: chemical vapor deposition). Dabei werden die Precursoren einem Träger- oder Arbeitsgas in einem Brenner zugesetzt, die bei der Verbrennung des Träger- oder Arbeitsgases thermisch umgesetzt und deren dabei entstehende Reaktionsprodukte, beispielsweise Metalloxide, auf der Oberfläche als Beschichtung angelagert werden. Der der Flamme zugeführte Precursor bildet bei seiner thermischen Umsetzung Partikel, insbesondere Nanopartikel, die noch in der Flamme agglomerieren und sich dann an der Oberfläche absetzen. Auf diese Weise ist eine homogene und dichte Beschichtung möglich.
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Weiterhin sind so genannte Normaldruckplasmaverfahren bekannt, bei denen die zu beschichtenden Oberflächen nicht in ein Vakuum eingebracht werden müssen, sondern unter Normal- bzw. Atmosphärendruck beschichtet werden. Die Partikelbildung erfolgt hierbei schon im Plasma. Die Größe der dabei entstehenden Agglomerate und somit wesentliche Eigenschaften der Beschichtung sind unter anderem durch Veränderung eines Abstands der Plasmaquelle von der Oberfläche einstellbar.
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Aus der
US 5,340,604 A ist eine Vorrichtung mit einem Brenner zum Beschichten von Oberflächen bekannt, die einen Mischer, in welchen ein Einlass für eine Mixtur und ein Gaseinlass führen, bekannt. Der Mischer ist zur Vermischung einer Mixtur und eines in dem Gaseinlass geführten Gases vorgesehen.
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Die
US 4,788,082 A beschreibt eine Vorrichtung zur Beschichtung eines Substrates mit einem Brenner, wobei ein Precursor, welcher in einem Trägergas enthalten ist, mittels des Trägergases auf eine Oberfläche des Substrats transportiert wird und sich auf dieser ablagert. Der mittels des Trägergases transportierte Precursor wird durch einen Einlass in eine Düse geleitet und mittels dieser in eine Kammer zur Beschichtung auf das Substrat geführt. Der Precursor wird dabei gemeinsam mit dem Trägergas der Düse zugeführt.
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Die
US 6,368,665 B1 offenbart eine Vorrichtung zur Beschichtung eines Substrats mit einem Brenner, wobei ein Precursor mit einem flüssigen Medium mischbar ist. Ein aus dem Precursor und dem flüssigen Medium gebildeter Strom wird in einer in dem Brenner befindlichen Zerstäubungszone mittels eines den Strom umgebenden Hochgeschwindigkeits-Gasstromes zerstäubt, wobei der Hochgeschwindigkeits-Gasstrom in einen Hochgeschwindigkeitskanal führbar ist, welcher den Precursorkanal, aus welchem der Strom aus Precursor und flüssigem Medium austritt, konzentrisch umgibt. In einem Brenngaskanal ist ein Brenngas führbar, wobei der Brenngaskanal den Hochgeschwindigkeitskanal konzentrisch umgibt. Weiterhin wird ein Schutzgasstrom erzeugt, welcher in einem Schutzgaskanal geführt wird. Der Schutzgaskanal umgibt wiederum den Brenngaskanal konzentrisch.
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In der
US 5,215,788 A wird eine Vorrichtung zur Beschichtung eines Substrats mit einem Brenner beschrieben, wobei der Brenner eine Beruhigungseinheit zur Beruhigung eines Stromes umfasst. An einem oberen Ende der Beruhigungseinheit weist der Brenner weiterhin eine Hauptdüse und eine diese konzentrisch umgebende weitere Düse auf. Die Hauptdüse ist zur Führung des Stromes vorgesehen, wobei mittels der weiteren Düse ein Gasstrom erzeugt wird. Der mittels der Hauptdüse erzeugte Strom ist ab einem Ausgang der Hauptdüse von dem mittels der weiteren Düse erzeugten Gasstrom konzentrisch umgeben.
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Aus der
US 5,874,134 A ist eine Vorrichtung zur kontrollierten Synthese von Nanopartikeln und nanostrukturierten Materialien mittels einer Plasmadüse bekannt, wobei die Nanopartikel in einem Precursorstrom geführt werden.
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Die
DE 199 58 474 A1 beschreibt eine Plasmastrahlquelle zur Erzeugung einer Beschichtung auf einem Substrat, wobei mittels der Plasmastrahlquelle ein auf eine Oberfläche des Substrats gerichteter Plasmastrahl erzeugbar ist, welchem ein Precursormaterial zugesetzt ist. Weiterhin ist eine Gaszuführung für ein Hüllgas in Form einer Gasdusche zur konzentrischen Einleitung des Hüllgases in einen Brennerkörper vorgesehen. Das Hüllgas wird außerhalb einer Hülse und außerhalb einer Zuführung des Precursors konzentrisch um den Precursorstrom im Brenner selbst unmittelbar vor dessen Brennerausgang eingeleitet.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine neuartige Vorrichtung und ein neuartiges Verfahren zum Beschichten von Oberflächen anzugeben.
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Hinsichtlich der Vorrichtung wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale und hinsichtlich des Verfahrens durch die im Anspruch 6 angegebenen Merkmale gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Eine Vorrichtung zum Beschichten von Oberflächen umfasst einen Brenner mit einem Brennereingang und einem Brennerausgang, eine Precursorzuführeinheit zur Zuführung zumindest eines Precursors in den Brenner und eine Gaszuführeinheit zur Zuführung eines Trägergases und/oder Brenngases.
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Erfindungsgemäß ist stromausgangsseitig nach der Precursorzuführeinheit und stromeingangsseitig vor dem Brennereingang eine einen Hohlraum aufweisende Beruhigungseinheit zur Verringerung von Turbulenzen eines Precursorstromes angeordnet. Durch die Verringerung der Turbulenzen sind in besonders vorteilhafter Weise Ablagerungen von Precursortropfen vor dem Brennereingang vermeidbar, so dass der Precursor dem Brenner gleichmäßig zuführbar ist, wobei der Precursor dem Brennereingang als Gas-Flüssig-Strom, Flüssig-Feststoff-Strom, Gas-Feststoff-Strom oder Gas-Flüssig-Feststoff-Strom zuführbar ist. Daraus resultiert wiederum, dass eine homogene Umsetzung des Precursors in dem Brenner sowie am Brennerausgang ein gleichmäßiger Austritt des Precursors und somit eine gleichmäßige Schichtabscheidung erzeugbar ist. Weiterhin sind Verluste des Precursors innerhalb der Vorrichtung, insbesondere aufgrund der Vermeidung der Ablagerungen minimierbar, so dass die erfindungsgemäße Vorrichtung eine mit geringem Aufwand und geringen Kosten durchführbare Beschichtung ermöglicht. Die Beruhigungseinheit selbst zeichnet sich durch ihren einfachen Aufbau und durch geringe Herstellungskosten aus.
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Erfindungsgemäß ist weiterhin vorgesehen, dass die Beruhigungseinheit eine oder mehrere Eingangsöffnungen zur Zuführung des Precursors und/oder des Trägergases und/oder des Brenngases aufweist, wobei die Eingangsöffnung oder die Eingangsöffnungen derart angeordnet ist oder sind, dass der Precursor innerhalb des Hohlraums koaxial von dem Trägergas und/oder dem Brenngas umströmt ist. Durch diese koaxiale Umströmung des Precursors sind in besonders einfacher und effektiver Weise eine Zuführung des Precursors zu dem Trägergasstrom und/oder dem Brenngasstrom sowie ein anschließender gemeinsamer Transport des Precursors mit dem Trägergas und/oder dem Brenngas in den Brenner möglich. Auch sind die Turbulenzen besonders effektiv verringerbar. Weiterhin ist erfindungsgemäß ein mit dem Brennereingang gekoppelter Bereich der Beruhigungseinheit mit einem sich verjüngenden Durchmesser ausgebildet, so dass in besonders vorteilhafter Weise bereits innerhalb der Beruhigungseinheit eine Gemischbildung des Precursors mit dem Brenngas und/oder Trägergas erfolgen kann.
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Hierzu ist die Beruhigungseinheit zusätzlich stromausgangsseitig nach der Gaszuführeinheit und stromeingangsseitig vor dem Brennereingang angeordnet, so dass bereits innerhalb der Beruhigungseinheit eine Gemischbildung des Precursors mit dem Brenngas und/oder Trägergas erfolgt.
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Zur Erzeugung dieser koaxialen Umströmung ist in einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine erste Eingangsöffnung zentriert in einem Deckel der Beruhigungseinheit angeordnet und mit der Precursorzuführeinheit gekoppelt.
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Ferner ist zur Erzeugung der koaxialen Umströmung bevorzugt zwischen einem Randbereich eines Deckels der Beruhigungseinheit und einem Wandbereich der Beruhigungseinheit zumindest eine zweite Eingangsöffnung ausgebildet und mit der Gaszuführeinheit gekoppelt. Die zweite Eingangsöffnung ist insbesondere als Ringspalt ausgebildet und weist somit eine für die koaxiale Umströmung des Precursors besonders vorteilhafte Form auf und ermöglicht eine gleichmäßige koaxiale Umströmung des Precursors.
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Alternativ oder zusätzlich ist zur Erzeugung der koaxialen Umströmung zumindest eine dritte Eingangsöffnung im Randbereich des Deckels der Beruhigungseinheit angeordnet und mit der Gaszuführeinheit gekoppelt, wobei über die Gaszuführeinheit das Trägergas und/oder das Brenngas zuführbar sind.
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Aus der koaxialen Umströmung innerhalb der Beruhigungseinheit folgt in besonderer Weise, dass sich Impulse des zugeführten Precursors und Impulse des Trägergases und/oder Brenngases aneinander angleichen und somit die Turbulenzen verringerbar sind.
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In einer zweckmäßigen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Precursorzuführeinheit eine Zweistoffdüse, wobei der Zweistoffdüse der Precursor und ein Zerstäubungsmedium zuführbar sind. Mittels der Zweistoffdüse ist eine besonders feine Zerstäubung des Precursors in einfacher und effektiver Weise möglich, wobei durch die Zerstäubung ein besonders fein verteilter Precursorstrom erzeugbar ist. Dieser fein verteilte Precursorstrom ermöglicht eine weiter verbesserte homogene Umsetzung des Precursors in dem Brenner sowie einen weiter verbesserten gleichmäßigen Austritt des Precursors am Brennerausgang und somit eine sehr gleichmäßige Schichtabscheidung. Gegenüber Druckzerstäuberdüsen ist dabei ein Tropfendurchmesser des zerstäubten Precursors um ein Vielfaches verringerbar. Auch sind die Verluste des Precursors innerhalb der Vorrichtung weiter verringerbar.
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In einem Verfahren zum Beschichten von Oberflächen wird mindestens ein Precursor einem Trägergas und/oder einem Brenngas zugeführt, zu einem Brenner transportiert und mittels des Brenners zur Reaktion gebracht, wobei mindestens ein Reaktionsprodukt des mindestens einen Precursors auf der Oberfläche und/oder auf mindestens einer auf der Oberfläche angeordneten Schicht abgeschieden wird.
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Erfindungsgemäß werden das Trägergas und/oder Brenngas und der Precursor vor der Zuführung zum Brenner einem Hohlraum einer Beruhigungseinheit zur Verringerung von Turbulenzen eines Precursorstromes zugeführt. Innerhalb der Beruhigungseinheit werden Turbulenzen des Precursors minimiert, so dass in besonders vorteilhafter Weise Ablagerungen von Precursortropfen vor dem Brennereingang vermieden werden, so dass der Precursor dem Brenner gleichmäßig zuführbar ist. Daraus resultiert wiederum, dass eine homogene Umsetzung des Precursors in dem Brenner sowie am Brennerausgang ein gleichmäßiger Austritt des Precursors und somit eine gleichmäßige Schichtabscheidung erzeugt werden. Weiterhin werden Verluste des Precursors innerhalb der Vorrichtung insbesondere aufgrund der Vermeidung der Ablagerungen vermieden oder zumindest verringert, so dass das erfindungsgemäße Verfahren sich durch eine hohe Wirtschaftlichkeit auszeichnet.
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Erfindungsgemäß werden weiterhin das Trägergas und/oder Brenngas dem Hohlraum der Beruhigungseinheit derart zugeführt, dass der Precursor innerhalb des Hohlraums koaxial von dem Trägergas und/oder dem Brenngas umströmt wird. Durch diese koaxiale Umströmung des Precursors sind in besonders einfacher und effektiver Weise eine Zuführung des Precursors zu dem Trägergasstrom und/oder dem Brenngasstrom sowie ein anschließender gemeinsamer Transport des Precursors mit dem Trägergas und/oder dem Brenngas in den Brenner möglich.
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Bevorzugt wird der Precursor zunächst zerstäubt und anschließend dem Hohlraum der Beruhigungseinheit zugeführt. Anhand der Zerstäubung des Precursors und der anschließenden Zuführung in den Hohlraum wird ein besonders fein verteilter Precursorstrom erzeugt, welcher eine weiter verbesserte homogene Umsetzung des Precursors in dem Brenner sowie am Brennerausgang einen weiter verbesserten gleichmäßigen Austritt des Precursors und somit eine sehr gleichmäßige Schichtabscheidung ermöglicht. Auch werden die Verluste des Precursors innerhalb der Vorrichtung weiter verringert.
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Insbesondere wird ein Lösungsmittel des Precursors anhand einer innerhalb einer Precursorzuführeinheit und/oder innerhalb des Hohlraums der Beruhigungseinheit durchgeführten Erwärmung des Trägergases, des Brenngases und/oder eines Zerstäubungsluftstromes zumindest teilweise verdampft, so dass ein Weitertransport eines aus der Verdampfung resultierenden Precursor-Konzentrates als sehr fein zerstäubter Gas-Feststoff-Strom möglich ist. Dabei ist in besonders vorteilhafter Weise eine schnelle Umwandlung des fein verteilten bzw. zerstäubten Precursor, d. h. eines Flüssig-Feststoff-Stromes oder Gas-Flüssig-Feststoff-Stromes, in einen Gas-Feststoff-Strom möglich. Der Gas-Feststoff-Strom, in welchem der Precursor pulverartig vorliegt, zeichnet sich gegenüber dem Flüssig-Feststoff-Strom und Gas-Flüssig-Feststoff-Strom durch einen vorteilhaften Transport aus. Vorteilhaft ist dabei insbesondere, dass ein als Feststoff verteilter Precursor deutlich weniger dazu neigt, an Wandungen anzuhaften. Insbesondere in Kombination mit der Ausbildung eines wandungsnahen Trägerstromes wird ein Anhaften des als Feststoff verteilten Precursors besonders effektiv vermieden.
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Die Erwärmung wird alternativ derart ausgeführt, dass der Precursor derart verdampft wird, dass das Gasgemisch als Reaktionsprodukt gebildet wird.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert.
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Darin zeigt:
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1 schematisch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Beschichten von Oberflächen.
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Die einzige 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zum Beschichten von Oberflächen. Die Vorrichtung 1 umfasst einen Brenner 2, eine Precursorzuführeinheit 3 zur Zuführung eines Precursors P und eine Gaszuführeinheit 4 zur Zuführung eines Brenngases B.
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Zwischen einem Brennereingang 2.1 und der Precursorzuführeinheit 3 sowie zwischen dem Brennereingang 2.1 und der Gaszuführeinheit 4 ist eine einen Hohlraum 5.1 aufweisende Beruhigungseinheit 5 zur Verringerung von Turbulenzen innerhalb eines Stromes des Precursors P angeordnet.
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In dem Verfahren zur Beschichtung der Oberfläche wird in den Hohlraum der Beruhigungseinheit 5, welche vorzugsweise einen kreisförmigen Querschnitt aufweist, der Precursor P eingeleitet.
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Hierzu wird der Precursor P, welcher aus einem oder mehreren in einem Lösungsmittel gelösten Precursormaterialien gebildet ist, mittels der Precursorzuführeinheit 3 dem Hohlraum 5.1 der Beruhigungseinheit 5 zugeführt. Hierzu wird der Precursor P zunächst zerstäubt. Für diese Zerstäubung ist die Precursorzuführeinheit 3 als Zweistoffdüse ausgebildet, welcher der Precursor P und in nicht näher dargestellter Weise ein Zerstäubungsluftstrom zugeführt werden. Mittels der Zweistoffdüse wird eine besonders feine Zerstäubung des Precursors P erzielt.
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Der Precursor P wird durch eine erste Eingangsöffnung E1 eines Deckels 5.2 der Beruhigungseinheit 5 zugeführt, insbesondere axial in den Hohlraum 5.1 eingesprüht, wobei die erste Eingangsöffnung E1 zentriert in den Deckel 5.2 eingebracht ist. Eine Größe des Hohlraums 5.1 ist dabei entsprechend einer Größe eines Sprühkegels des Precursors P ausgebildet.
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Weiterhin wird ein Brenngas B durch eine zweite Eingangsöffnung E2 in den Hohlraum 5.1 der Beruhigungseinheit 5 eingeleitet, wobei zu diesem Zweck die Gaszuführungseinheit 4 mit der zweiten Eingangsöffnung E2 gekoppelt ist. Die zweite Eingangsöffnung E2 ist als Ringspalt ausgebildet und verläuft zwischen einem Randbereich des Deckels 5.2 der Beruhigungseinheit 5 und einem Wandbereich 5.3 der Beruhigungseinheit 5.
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Alternativ oder zusätzlich ist in nicht näher dargestellter Weise zumindest eine dritte Eingangsöffnung im Randbereich des Deckels 5.2 der Beruhigungseinheit 5 angeordnet und mit der Gaszuführeinheit 4 gekoppelt. Insbesondere sind mehrere dritte Eingangsöffnungen derart angeordnet, dass diese eine parallel zum Umfang des Deckels 5.2 verlaufende Lochreihe ergeben.
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Aufgrund der Anordnung der zweiten Eingangsöffnung E2 oder der dritten Eingangsöffnungen wird das Brenngas B entlang einer Innenseite des Wandbereichs 5.3, den Precursor P koaxial vollständig umgebend geführt. Der koaxiale Verlauf des Brenngases B und des Precursors P führt zu einem Angleichen von Impulsen des Brenngases B und des Precursors P und somit zur Verringerung von Turbulenzen.
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In nicht näher dargestellter Weise sind eine oder mehrere Heizelemente vorgesehen, mittels welcher die Precursorzuführeinheit 3, der Wandbereich 5.3 der Beruhigungseinheit 5 und/oder der Deckel 5.2 der Beruhigungseinheit 5 erwärmt werden. Aus der Erwärmung resultiert eine Erwärmung des Brenngases B und/oder des Zerstäubungsluftstromes, so dass das Lösungsmittel des Precursors P zumindest teilweise verdampft wird. Aus dieser Verdampfung resultiert, dass der Precursor P anschließend als Flüssig-Feststoff-Strom, Gas-Flüssig-Strom oder Gas-Flüssig-Feststoff-Strom mit verringertem Flüssigkeitsanteil oder als Gas-Feststoff-Strom, insbesondere pulverförmig, vorliegt. In dieser Pulverform ist ein besonders einfacher Transport des Precursors P möglich.
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In einem unteren Bereich der Beruhigungseinheit 5 ist diese mit sich verjüngendem Durchmesser ausgebildet, wobei es in dem verjüngten unteren Bereich zu einer Gemischbildung des Precursors P mit dem Brenngas B kommt.
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Der untere Bereich der Beruhigungseinheit 5 ist mit dem Brennereingang 2.1 gekoppelt, wobei das aus dem Precursor P und dem Brenngas B gebildete Gemisch G axial aus der Beruhigungseinheit 5 austritt und dem Brennereingang 2.1 als Precursor-Konzentrat in Form eines Pulvers bzw. als Staub oder als sehr kleine Tröpfchen zugeführt wird.
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Der Brenner 2 ist als Flammbrenner ausgebildet, wobei der Brennerausgang 2.2 zu der zu beschichtenden Oberfläche hin gerichtet ist. Innerhalb des Brenners 2 wird das Brenngas B entzündet, so dass eine chemische Reaktion des zumindest einen im Gemisch G enthaltenen Precursors P erfolgt und zumindest ein aus der Verbrennung des Precursors P resultierendes Reaktionsprodukt auf der Oberfläche selbst und/oder auf mindestens einer auf der Oberfläche angeordneten Schicht abgeschieden wird. Das Aufbringen der Schicht erfolgt dabei unter Atmosphärendruck.
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Da die Beschichtung der Oberfläche quasi eindimensional erfolgt, wird der Brenner 2 relativ zur Oberfläche verschoben, was sowohl durch eine Verschiebung der Oberfläche als auch des Brenners 2 erfolgen kann. Auf diese Weise kann eine definierte Beschichtungsdicke erzielt werden. Zur Beschichtung von Oberflächen aus Glas können beispielsweise Transportbänder benutzt werden, auf denen das Glas unter der aus dem Brenner 2 austretenden Flamme verschoben wird. Zur Durchführung mehrerer Beschichtungszyklen kann das Glas entsprechend häufig vor und zurück verschoben oder eine entsprechende Anzahl an Brennern 2 verwendet werden.
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Alternativ zu der Ausbildung des Brenners 2 als Flammenbrenner ist dieser als Plasmabrenner ausgebildet, wobei hierzu der Beruhigungseinheit 5 anstatt des Brenngases B ein Transportgas zugeführt wird, welches innerhalb des Hohlraums 5.1 mit dem Precursor P gemischt wird. Anschließend wird das Gemisch aus dem Transportgas und dem Precursor P dem Plasmabrenner zugeführt, welcher im erzeugten Plasmastrahl zur Reaktion gebracht wird. Die Zündung des Plasmas kann beispielsweise mittels Hochfrequenzanregung induktiv oder kapazitiv oder mittels Mikrowellenstrahlung erfolgen. Es wird dabei mindestens ein Reaktionsprodukt des zumindest einen Precursors P auf der Oberfläche und/oder auf mindestens einer auf der Oberfläche angeordneten Schicht abgeschieden. Das Verfahren wird vorzugsweise bei Atmosphärendruck durchgeführt.
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Als Transportgas kann ein Gas oder Aerosol, beispielsweise Luft, Sauerstoff, Stickstoff, Edelgase, Wasserstoff, Kohlendioxid, gasförmige Kohlenwasserstoffe, Ammoniak oder ein Gemisch wenigstens zweier der vorgenannten Gase verwendet werden.
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Mit dem Verfahren können in der Schicht beispielsweise mindestens ein Oxid und/oder ein Nitrid und/oder ein Oxinitrid mindestens eines der Elemente Silizium, Titan, Aluminium, Molybdän, Wolfram, Vanadium, Zirkon oder Bor abgeschieden werden. Für die Abscheidung von Silizium-, Titan- und/oder Aluminiumoxidschichten werden vorzugsweise silizium-, titan- und/oder aluminiumorganische Verbindungen als Precursoren verwendet.
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Mittels des Verfahrens werden eine oder mehrere Schichten abgeschieden. Als Oberflächen können insbesondere Oberflächen von Metallen, Glas, Keramiken und Kunststoffen beschichtet werden.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung kann mindestens eine der Schichten als eine Gradientenschicht abgeschieden werden.
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Weiterhin kann mindestens eine der Schichten als eine Siliziumoxid- und/oder Titanoxid- und/oder Aluminiumoxidschicht abgeschieden werden.
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Ferner kann die Abscheidung direkt im Anschluss an einen Herstellungsprozess eines Substrats mit der zu beschichtenden Oberfläche stattfinden.
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In einer weiteren Ausführungsform kann ein Durchsatz des Brenngases B und/oder des Transportgases und/oder des Precursors P gesteuert und/oder geregelt werden.
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Mittels mindestens einer der abgeschiedenen Schichten lässt sich mindestens eine der Eigenschaften der Oberfläche, insbesondere eine Kratzfestigkeit, ein Barriereverhalten, ein Transmissionsverhalten, ein Brechungsindex, eine Lichtstreuung, eine elektrische Leitfähigkeit, ein antibakterielles Verhalten, eine Reibung, eine Haftung, eine Hydrophilie, eine Hydrophobie, eine Oleophobie, eine Oleophilie, eine Oberflächenspannung, eine Oberflächenenergie, eine antikorrosive Wirkung, eine Selbstreinigungsfähigkeit, ein photokatalytisches Verhalten, ein Antistressverhalten, ein Verschleißverhalten, eine chemische Widerstandsfähigkeit, ein biozides Verhalten, ein biokompatibles Verhalten, ein elektrostatisches Verhalten, eine elektrochrome Aktivität, eine photochrome Aktivität und/oder eine gasochrome Aktivität verändern.
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Des Weiteren kann mindestens eine der abgeschiedenen Schichten als Diffusionsbarriere gegenüber mindestens einem Alkalielement, beispielsweise Natrium oder Kalium, und/oder gegenüber mindestens einem Erdalkalielement, beispielsweise Magnesium oder Calzium, und/oder gegenüber Sauerstoff und/oder Wasser ausgeführt sein.
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Mit dem Verfahren können insbesondere folgende Beschichtungen realisiert werden:
- – Modifizierung von Dünnschichten hinsichtlich Transmission und Leitfähigkeit,
- – Bakterizide Beschichtungen,
- – Transparente leitfähige Schichten,
- – SiO2-TiO2-Entspiegelungsschichten mit selbstreinigenden bakteriziden Eigenschaften,
- – Schichten gegen statische Aufladungen,
- – EMV-Abschirmungen,
- – oleophobe oder oleophile Beschichtungen zur Beeinflussung einer Verteilung von Schmierstoffen oder für Mikroskopanwendungen,
- – Kratzschutzschichten.
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Zusätzlich zu der beschriebenen Zuführung des Precursors P in den Hohlraum 5.1 der Beruhigungseinheit 5 mittels der Precursorzuführeinheit 3 ist es ebenfalls möglich, dass der Precursor P vor einer Flammenzone, in der Flammenzone und/oder nach der Flammenzone bzw. vor einer Plasmazone, in der Plasmazone und/oder nach der Plasmazone zugeführt wird. Unter der Flammenzone wird dabei ein Bereich verstanden, in welcher sich die mittels des als Flammenbrenner ausgebildeten Brenners 2 erzeugte Flamme erstreckt. Unter der Plasmazone wird ein Bereich verstanden, in welcher sich der mittels des als Plasmabrenner ausgebildeten Brenners 2 erzeugte Plasmastrahl erstreckt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorrichtung
- 2
- Brenner
- 2.1
- Brennereingang
- 2.2
- Brennerausgang
- 3
- Precursorzuführeinheit
- 4
- Gaszuführeinheit
- 5
- Beruhigungseinheit
- 5.1
- Hohlraum
- 5.2
- Deckel
- 5.3
- Wandbereich
- B
- Brenngas
- E1
- erste Eingangsöffnung
- E2
- zweite Eingangsöffnung
- G
- Gemisch
- P
- Precursor
