Influence of plasma parameters in pulsed microwave and radio frequency plasmas on the properties of gas barrier films on plastics

Siliziumbasierte Barriereschicht wurden auf PET und PP mit einem gepulsten Mikrowellenplasma abgeschieden und mit einem RF-bias kombiniert. Die Auswirkungen der Vorbehandlung auf die Kunststoffoberfläche und die Funktion von Zwischenschichten wurden aufgeklärt. Dazu wurde auch die oxidative Degradation der Polymeroberfläche während Schichtabscheidungen und die Entstehung von Schichtdefekten in verschiedenen PECVD und PEALD Schichten analysiert. Es wurde gezeigt, dass sowohl ein hoher Energieeintrag, als auch ein hoher Sauerstoffeintrag zu vollständig oxidierten Schichten und einer besseren Barrierewirkung führt. Darüber hinaus wurden verschiedene Precursor für die Abscheidungen untersucht und qualitativ sowie quantitativ verglichen. Außerdem wurde ein neuer Ansatz verfolgt, der PEALD mit PECVD Schichten in Multilagensystemen kombiniert. Durch den Einsatz von PEALD Schichten als Capping- und Seedingschichten konnten die auftretenden Defektdichten signifikant gesenkt werden.Silicon based barrier coatings were deposited on PET and PP by a pulsed microwave plasma combined with a RF bias. The effect of a pretreatment on the plastic surface and the function of interlayers were revealed. Furthermore, the oxidative degradation of the polymer surface during the deposition of coatings and the formation of defects in various PECVD and PEALD coatings were analyzed. It was shown that an increased energy incorporation, as well as an increased oxygen contribution independently leads to fully oxidized coatings and improved barrier performances. Additionally, different precursors for the deposition of barrier coatings were investigated and systematically compared. Furthermore, a novel approach was investigated, combining PEALD and PECVD coatings as multilayers. PEALD coatings were used as capping and seeding layers, leading to significantly decreased defect densities