PECVD Deposition of Thin Films and Study of Material Influence on Plasma Parameters

Mgr. Roman Přibyl, Ph.D.

Disertační práce

Anotace:

Disertační práce je věnována depozici tenkých vrstev a studii nových materiálů pro dielektrické bariérové výboje. Práce je napsaná formou kompilátu z publikací na kterých jsem se podílel. V práci se zabývám vývojem, depozicí a analýzou tenkých vrstev na bázi organosilikonů, organometalických sloučenin a uhlíku. Tenké vrstvy byly deponovány v radiofrekvenčním doutnavém výboji za nízkého tlaku v různých kombinacích nosných plynů (dusík, metan, vodík, argon) a prekurzorů (hexamethyldisiloxan, trimethylsilil acetát, Cu(hfac)VTMS, přičemž hfcac = hexafluoroacetylacetonát a VTMS = vinyltrimethylsilan). Následně byly tyto vrstvy analyzovány pomocí různých analytických metod jako jsou například: mikroskopie atomárních sil, nanoindentace, rentgenová fotoelektrická spektroskopie, a další. Druhá část práce se zabývá hledáním nový typů dielektrických materiálů pro dielektrické bariérové výboje. V této části se zabývám studiem vlivu různých dopantů (hořčík, chrom, cer, železo) do běžně požívaného materiálu pro dielektrické bariérové výboje (korund). I zde využívám analytické metody pro zjištění povrchových vlastností a chemického složení dané bariéry, avšak tyto vlastnosti nadále propojuji s vlastnostmi generovaného plazmatu jako jsou například: zápalné a zhášecí napětí, pracovní rozsah atmosferického Townsendnova výboje, a další.

Abstract:

The dissertation is devoted to the deposition of thin layers and the study of new materials for dielectric barrier discharges. The thesis is written in the form of a compilation of publications in which I participated. In my work, I develop, deposit, and analyze thin layers based on organosilicons, organometallics, and hydrocarbon compounds. The thin films were deposited in a low-pressure radio frequency glow discharge in various combinations of carrier gases (nitrogen, methane, hydrogen, and argon) and precursors (hexamethyldisiloxane, trimethylsilyl acetate, Cu(hfac)VTMS, where hfcac = hexafluoroacetylacetonate and\\ VTMS = vinyltrimethylsilane). Subsequently, these layers were analyzed using various analytical methods such as atomic force microscopy, nanoindentation, X-ray photoelectric spectroscopy, and others. The second part of the thesis deals with searching for new dielectric materials for dielectric barrier discharges. In this part, I study the influence of various dopants (magnesium, chromium, cerium, and iron) in the commonly used material for dielectric barrier discharges (alumina). Here, too, I use analytical methods to determine the surface properties and chemical composition of the given barrier, but I continue to connect these properties with the plasma properties, such as ignition and quenching voltage, the working range of the atmospheric pressure Townsend discharge, etc.

Keywords

Plazmatem asistovaná depozice, Tenké vrstvy, Dielektrické bariérové výboje, Vlastnosti povrchů, PECVD, thin films, DBD, Surface properties

Jazyk práce: angličtina

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 23. 4. 2025

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 19. 6. 2025
• Vedoucí: doc. RNDr. Vilma Buršíková, Ph.D.
• Oponent: doc. Mgr. Jaroslav Kousal, Ph.D., doc. RNDr. Anna Zahoranová, CSc.

Masarykova univerzita

Přírodovědecká fakulta

Doktorský studijní program / obor:
Fyzika / Fyzika plazmatu