Flash Lamp Annealing

Blitzlampentemperung (engl.: flash lamp annealing, FLA) ist ein thermisches Nachbehandlungsverfahren, bei dem Oberflächen im Bruchteil einer Sekunde aufgeheizt werden. Typische Behandlungszeiten liegen im Bereich von einigen Mikrosekunden bis zu einigen Millisekunden. Die Oberfläche wird mit einem oder mehreren hochenergetischen Blitzen einer Blitzlampe behandelt. Damit können Veränderungen der Materialeigenschaften erzielt werden ohne das darunterliegende Substrat thermisch zu belasten. Die Nutzung temperaturempfindlicher Substrate wird dadurch möglich.

Im Vergleich zum herkömmlichen Tempern im Ofen ist die Blitzlampentemperung schneller und nicht so kostenintensiv. Außerdem verursacht sie kaum thermische Spannungen im Substrat und Diffusionsprozesse werden durch die kurze Prozessdauer verringert.

Temperprozesse sind in der Halbleiter- und Dünnschichttechnologie nötig, um elektrische und optische Materialeigenschaften in Abhängigkeit vom Anwendungsbereich gezielt zu modifizieren. Am Fraunhofer FEP bieten wir unsere Kompetenz bei der Behandlung transparenter leitfähiger Oxide, optischer Dünnschichten und Dünnschichtelektronik an.

Wir verfügen über ein In-Line Blitzlampenmodul zur dynamischen Temperung von Proben mit einer Maximalgröße von 1200 × 600 mm² und einer Blitzleistung von maximal 40 J/cm². Das Modul ist in die Vakuumbeschichtungsanlage ILA 900 integriert und ermöglicht somit die Blitzlampentemperung unter verschiedenen Umgebungsbedingungen. Neben der Temperung im Vakuum ist die FLA-Behandlung an Luft, inerter oder reaktiver Atmosphäre möglich. Damit besteht bei uns die einmalige Möglichkeit, Versuche dynamisch, auf großer Fläche und mit hohen Leistungsdichten unter industrienahen Bedingungen durchzuführen.

• Forschung und Entwicklung von Dünnschichtprozessen mit Temperung durch FLA
• Machbarkeitsstudien
• Temperung von Kleinserien
• Entwicklung von FLA-Prozessen für funktionale Dünnschichten oder Schichtstapel im Pilotmaßstab
• Entwicklung von Konzepten, Technologietransfer und Prozessintegration

• S. Weller: „Blitzlampentemperung von transparenten leitfähigen Oxidschichten”, Dissertation, Technische Universität Bergakademie Freiberg, Fakultät für Werkstoffwissenschaft, 2018.
• W. Walther: „Untersuchung des Einflusses der Blitzlampentemperung auf die Eigenschaften verschiedener Gläser und Dünnschicht-Glas-Systeme“, Diplomarbeit, Technische Universität Bergakademie Freiberg, Fakultät für Maschinenbau, Verfahrens- und Energietechnik, 2018.
• M. Junghähnel, J. Westphalen: „Processing on Flexible Glass – Challenges and Opportunities“, SVC Bulletin Fall/Winter, S. 31-39, 2017.
•  J. Westphalen, M. Junghähnel, G. Lorenz, F. Naumann: „Influence of thin-film properties on the reliability of ultra-thin glass”, 60^th Annual SVC Technical Conference, 2017.
  
• S. Weller, M. Junghähnel: „Flash Lamp Annealing of ITO thin films on ultra-thin glass“, Vakuum in Forschung und Praxis 27 (4), S. 29-33, 2015.
• M. Junghähnel, S. Weller, T. Gebel, „P-65: Advanced Processing of ITO and IZO Thin Films on Flexible Glass,” SID Symposium Digest of Technical Papers 46 (1), S. 1378–1381, 2015.
• J. Westphalen: „Untersuchung der Eigenschaften von gesputterten ZnO:Al-Schichten auf flexiblem Glas, Masterarbeit, Technische Universität Ilmenau, Fakultät für Mathematik und Naturwissenschaften (2015).