Design of novel functional materials, and pathways for their reactive magnetron sputtering, using advanced computer simulations
Project goals
The project subject is using advanced simulation techniques to design (i) novel functional materials and (ii) pathways for their preparation in the form of thin films by magnetron sputtering. Number of state-of-the-art simulation techniques will be utilized, ranging from (i) simulations of plasma and plasma-surface interactions through (ii) ab-initio description of the sputter target surface and (iii) reproducing the film growth using classical molecular dynamics (including a development of own force fields) to (iv) ab-initio calculations of structures and properties of crystalline and amorphous materials. The theoretical investigations will be performed in the same field as and in a direct connection with a parallel experimental research, ranging from plasma diagnostics through classical reactive magnetron sputtering to advanced techniques such a high-power impulse magnetron sputtering with a pulsed reactive gas flow control. The materials of interest will include (i) desired but difficult to prepare phases of metal oxides, (ii) multicomponent nitrides, and (iii) oxynitrides.
Keywords
Thin filmsMagnetron sputteringAb-initio calculationsMolecular dynamics simulationsNanostructured materialsAmorphous materialsMulticomponent nitridesMetal oxidesQuantum mechanically guided designGrowth simulationsHiPIMS
Public support
Provider
Czech Science Foundation
Programme
Standard projects
Call for proposals
Standardní projekty 23 (SGA0201900001)
Main participants
Západočeská univerzita v Plzni / Fakulta aplikovaných věd
Contest type
VS - Public tender
Contract ID
19-14011S
Alternative language
Project name in Czech
Design nových funkčních materiálů, a cest pro jejich reaktivní magnetronové naprašování, pomocí pokročilých počítačových simulací
Annotation in Czech
Předmětem projektu je využití pokročilých počítačových simulací pro design (i) nových funkčních materiálů a (ii) cest pro jejich přípravu ve formě tenkých vrstev pomocí magnetronového naprašování. Bude využita řada moderních simulačních technik, od (i) modelování plazmatu a jeho interakcí s povrchy přes (ii) ab-initio popis povrchu rozprašovaných terčů a (iii) reprodukci růstu vrstev pomocí klasické molekulární dynamiky (včetně vývoje vlastních interakčních potenciálů) po (iv) ab-initio výpočty struktur a vlastností krystalických i amorfních materiálů. Teoretický výzkum bude probíhat ve stejné oblasti jako a v přímé souvislosti s paralelnim experimentálním výzkumen, od diagnostiky plazmatu přes klasické reaktivní magnetronové naprašování po pokročilé techniky jako je vysokovýkonové pulzní magnetronové naprašování s pulzní kontrolou toku reaktivního plynu. Studované materiály budou zahrnovat (i) požadované ale obtížně připravitelné fáze oxidů kovů, (ii) multikomponentí nitridy a (iii) oxynitridy.
Scientific branches
Completed project evaluation
Provider evaluation
V - Vynikající výsledky projektu (s mezinárodním významem atd.)
Project results evaluation
The elaborated theoretical models and their validation on selected materials significantly extend the basic knowledge of processes in magnetron sputtering. The results find application in vacuum technology of thin films.
Solution timeline
Realization period - beginning
Jan 1, 2019
Realization period - end
Dec 31, 2021
Project status
U - Finished project
Latest support payment
Apr 30, 2021
Data delivery to CEP
Confidentiality
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Data delivery code
CEP22-GA0-GA-U
Data delivery date
Jun 29, 2022
Finance
Total approved costs
5,092 thou. CZK
Public financial support
4,762 thou. CZK
Other public sources
330 thou. CZK
Non public and foreign sources
0 thou. CZK
Basic information
Recognised costs
5 092 CZK thou.
Public support
4 762 CZK thou.
93%
Provider
Czech Science Foundation
OECD FORD
Coating and films
Solution period
01. 01. 2019 - 31. 12. 2021