Graphen: Skalierbare Graphen-Waferbeschichtung soll Indium ersetzen

Indium-Zinn-Oxid ist beim Bau von Displays und anderer durchsichtiger Elektronik noch unverzichtbar. Ein neuer Prozess soll das ändern.

Artikel veröffentlicht am ,
Graphen ist ähnlich transparent wie das bislang gebräuchliche ITO.
Graphen ist ähnlich transparent wie das bislang gebräuchliche ITO. (Bild: Zhichao et al/CC-BY 4.0)

Durchsichtiges Aluminium gibt es leider nur in Star Trek. Wer einen durchsichtigen Stromleiter außerhalb der Science-Fiction braucht, nimmt meistens Indium-Zinn-Oxid. Aber Indium ist selten, knapp und teuer. Schon lange wird darüber diskutiert, stattdessen dünne Lagen von Graphen zu benutzen. Aber bislang fehlte ein industriell durchführbarer Prozess, um sie tatsächlich einsatzfähig zu machen.

Stellenmarkt
  1. IT Service Manager (m/w/d)
    8com GmbH & Co. KG., Neustadt
  2. Mitarbeiter 1st & 2nd Level Support (w/m/d)
    Bechtle GmbH, Hannover
Detailsuche

Ein Paper im wissenschaftlichen Journal Advanced Optical Materials berichtet von einer neuen Methode, mit Hilfe gebräuchlicher Halbleitertechnik einlagige Graphenbeschichtungen auf Wafern zu erzeugen. Die durchsichtige Beschichtung absorbiert nur 2,3 Prozent Licht, kann lithographisch bearbeitet werden und leitet genug Strom, um OLEDs und andere Elektronik zu betreiben.

Das Graphen wurde mit einem modifizierten Prozess zur metallorganischen chemischen Gasphasenabscheidung (MOCVD) erzeugt, der eigentlich zur Erzeugung von Halbleitern aus Galliumnitrid entwickelt wurde. Die gleichen Anlagen können in einem 2015 patentierten Prozess dazu benutzt werden, mit Hilfe von einfachen Kohlenwasserstoffen eine weitgehend fehlerfreie einlagige Graphenschicht auf einem Wafer aus Saphir (Aluminiumoxid) zu erzeugen.

Salpetersäure reduziert Widerstand

Anschließend wird das Graphen mit kleinen Mengen verdampfter Salpetersäure gedopt, was die Leitfähigkeit der Graphenschicht verbessert und den Widerstand beim Übergang in die Graphenschicht senkt. Anschließend wird auf dem Graphen das aktive Material der OLED aufgebracht und so schrittweise die vollständige Elektronik auf dem Wafer erzeugt.

Golem Karrierewelt
  1. C++ Programmierung Basics: virtueller Fünf-Tage-Workshop
    30.05.-03.06.2022, virtuell
  2. IT-Grundschutz-Praktiker mit Zertifikat: Drei-Tage-Workshop
    04.-06.07.2022, Virtuell
Weitere IT-Trainings

Das Doping mit Salpetersäure verbessert die mögliche Leuchtkraft der OLEDs um das Dreißigfache. Die Messergebnisse zeigen, dass die OLED mit der so erzeugten Graphenschicht genauso hell wie mit ITO ist und bei Stromdichten über 0,1 mA pro Quadratzentimeter sogar heller - ganz ohne seltene Metalle zu verbrauchen.

Dabei wurden die Bauteile auf die gleiche Weise hergestellt wie herkömmliche Halbleiterbauteile in der Massenproduktion. Dazu gehörte auch die Demonstration des photolithographischen Prozesses, der die gezielte Entfernung von Graphen durch Belichtung und anschließendes Entfernen lichtempfindlicher Schichten erlaubt.

Hohe Rabatte bei den Amazon Blitzangeboten

Verfahren für industrielle Massenfertigung

In einem Arbeitsschritt wurden bis zu 37 Wafer mit 50 mm Durchmesser mit Graphen beschichtet. Kommerzielle MOCVD-Anlagen zur Beschichtung herkömmlicher 300-mm-Wafer sollen nach den Angaben im Paper inzwischen ebenso verfügbar sein. Die Verwendung industriell verfügbarer Anlagen unterscheidet die Arbeit von vielen anderen Laborversuchen mit Graphen.

Dort war es etwa üblich, mit Labormitteln erst eine Graphenschicht auf einem Wafer zu erzeugen, den Wafer in Säure aufzulösen und dann die Graphenschicht auf ein fertiges Bauteil zu transferiert. Solche Versuche können zwar die physikalischen Möglichkeiten demonstrieren, bieten aber keinen Weg hin zur industriellen Umsetzung.

Das ist diesmal anders und sollte die Herstellung von Elektronik wie OLEDs, Displays, Solarzellen und anderer Bauteile erleichtern, die Stromleitung in transparenten Materialien erfordern. Superstarke Graphenmaterialien lassen sich mit der Technik allerdings nicht erzeugen.

Bitte aktivieren Sie Javascript.
Oder nutzen Sie das Golem-pur-Angebot
und lesen Golem.de
  • ohne Werbung
  • mit ausgeschaltetem Javascript
  • mit RSS-Volltext-Feed


Aktuell auf der Startseite von Golem.de
Nahverkehr für 9 Euro
Das 2,5-Milliarden-Euro-Ticket

Für 9 Euro durch ganz Deutschland - was für die ÖPNV-Reisenden wie ein guter Deal klingt, hat für die Verkehrsunternehmen ein paar Haken.
Ein Bericht von Martin Wolf

Nahverkehr für 9 Euro: Das 2,5-Milliarden-Euro-Ticket
Artikel
  1. Macht mich einfach wahnsinnig: Kelber beklagt digitale Inkompetenz von VW
    "Macht mich einfach wahnsinnig"
    Kelber beklagt digitale Inkompetenz von VW

    Der Bundesdatenschutzbeauftragte Ulrich Kelber hat vor einem Jahr ein Elektroauto bei VW bestellt. Und seitdem nichts mehr davon gehört.

  2. Sony-Fernseher mit 4K bei Amazon mit 950 Euro Rabatt
     
    Sony-Fernseher mit 4K bei Amazon mit 950 Euro Rabatt

    Nach den Smartphones gestern sind heute auch UHD-Fernseher von Sony im Sonderangebot. Außerdem: Samsung-Fernseher, weitere 4K-Fernseher und mehr.
    Ausgewählte Angebote des E-Commerce-Teams

  3. Neue Verordnung: Europol wird zur Big-Data-Polizei
    Neue Verordnung
    Europol wird zur Big-Data-Polizei

    Nach dem heutigen Beschluss der EU-Innenminister gilt in den nächsten Tagen das neue Europol-Gesetz. Die Polizeiagentur erhält damit neue Aufgabenbereiche und Befugnisse.
    Eine Analyse von Matthias Monroy

Du willst dich mit Golem.de beruflich verändern oder weiterbilden?
Zum Stellenmarkt
Zur Akademie
Zum Coaching
  • Schnäppchen, Rabatte und Top-Angebote
    Die besten Deals des Tages
    Daily Deals • Xbox Series X bestellbar • Samsung SSD 1TB 79€ • LG OLED TV 77" 56% günstiger: 1.099€ • Alternate (u. a. Cooler Master Curved Gaming-Monitor 34" UWQHD 144 Hz 459€) • Sony-Fernseher bis zu 47% günstiger • Cyber Week: Alle Deals freigeschaltet • Samsung schenkt 19% MwSt.[Werbung]
    •  /