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Graphen Exfoliation-Technologieentwicklung eines industrienahen 2D-Transferprozesses (GETiT)

Eine wichtige Voraussetzung zur zukünftigen breiten technologischen Nutzung von Graphen besteht darin, dass die Herstellung wirtschaftlich und prozesssicher umgesetzt werden kann. Dies ist derzeit noch eines der Hauptprobleme in der kommerziellen Graphennutzung. Die derzeit verwendeten Verfahren zum großflächigen Graphenwachstum basieren hauptsächlich auf katalytischen Effekten kohlenstoffhaltiger Gase mit Kupfer, Nickel oder Germanium als Substratmaterial, bei denen kohlenwasserstoffhaltige Gase mit den Oberflächen wechselwirken und mehr oder weniger homogene Filme bilden. Die TH Wildau hat hier ein neuartiges Verfahren zur Graphenabscheidung entwickelt und verschiedene Anwendungen im Labormaßstab realisiert.
Das IHP verfolgt einen eigenen Ansatz der Graphenabscheidung auf Germanium. Trotz der Tatsache, dass hierbei in den zurückliegenden Jahren große Fortschritte erzielt wurden, gibt es bei der Anwendung Probleme, die darauf beruhen, dass die Graphenfilme vom Substrat auf die für das Anwendungsgebiet relevanten Materialien transferiert werden müssen, um sie technisch nutzbar zu machen. Die existierenden sogenannten Exfoliationsverfahren sind relativ aufwändig und noch stark fehlerbehaftet, so dass wichtige Eigenschaften, wie zum Beispiel hohe Ladungsträgerbeweglichkeit und Leitfähigkeit teilweise oder ganz verloren gehen.

 
Im Projekt sollen daher neue Wege zum Transfer von katalytisch gewachsenem Graphen auf verschiedenen Materialien wie Kupfer, Germanium und Nickel erforscht werden. Hierzu zählen die Verwendung neuartiger Polymere als Schutzschicht während des Transfers sowie neuartige Verfahren zum Abtrennen des Graphens vom Substrat und der Polymerschutzschicht. Ziel ist es, die Beschädigungen und Verunreinigungen des Graphens durch den Transfer zu verringern und so die technologische Nutzung von Graphen insbesondere im Bereich waferbasierter hochleistungsfähiger Halbleitertechnologien ultraschneller Schaltkreise, wie z.B.  optischer Modulatoren für die Kommunikationstechnologie entscheidend voranzubringen. Eine Reihe anderer technischer Anwendungen graphenbasierter und technisch relevanter weiterer 2D-Materialien und Materialsysteme werden von der Entwicklung profitieren.



Schema der  Projektbearbeitung
Schema der  Projektbearbeitung

Kooperationspartner:

AG Faserverbund-Materialtechnologien IHP AG Photonik, Laser & Plasmatechnologien

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