Bessere Metallfilme mit weniger Energie

Elektronik und Katalyse profitieren von überarbeitetem Verfahren der University of Minnesota

Beschuss einer Unterlage mit Metalldampfpartikeln (Illustration: Bharat Jalan)

Minneapolis (pte004/10.08.2021/06:15)

Manche Metalle wie Platin, Iridium, Ruthenium und Wolfram sowie Metalloxide, die in der Elektronik und bei der Katalyse in Form von hauchdünnen Filmen benötigt werden, machen es den Herstellern schwer. Weil sie erst bei hohen Temperaturen schmelzen und verdampfen sind Techniken wie das Aufdampfen der Materialien auf Unterlagen sehr aufwändig und benötigen viel Energie.

[b]Mix mit Liganden lässt die Temperatur abstürzen[/b]

Forscher des University of Minnesota Twin Cities College of Science and Engineering https://cse.umn.edu/ in Minneapolis haben eine billigere, sicherere und einfachere Technologie entwickelt. Sie reicherten die Metalle und Oxide mit Liganden an, das sind Kombinationen von Kohlenstoff-, Wasserstoff- und Sauerstoffatomen. Die Mixtur verdampft bereits bei weitaus niedrigeren Temperaturen als die reinen Werkstoffe. Statt 2000 können es 200 Grad sein.

„Die Fähigkeit, neue Materialien leicht und kontrolliert herzustellen, ist unerlässlich, um den Energieverbrauch zu reduzieren", sagt Bharat Jalan, Experte für Materialsynthese und außerordentlicher Professor und Shell-Lehrstuhl am Department of Chemical Engineering and Materials Science (CEMS) der Universität. Es gebe einen wichtigen Zusammenhang zwischen der Fähigkeit, Werkstoffe in bestimmten Formen herzustellen und der Entwicklung neuer Technologien.

[b]Auch die Spintronik könnte profitieren[/b]

Hauchdünne Metallfilme werden verwendet, um unzählige Produkte herzustellen, von Halbleitern für Computeranwendungen bis hin zur Display-Technologie. Platin zum Beispiel ist ein großartiger Katalysator für die Energieumwandlung und -speicherung und wird für den Einsatz in spintronischen Geräten untersucht, die nicht nur die Ladung von Elektronen, sondern auch deren magnetische Ausrichtung (Spin) nutzen.

„Die Senkung von Kosten und Komplexität der Metallabscheidung bei gleichzeitiger Ablagerung komplexerer Materialien wie Oxide wird eine große Rolle sowohl in der Industrie als auch der Forschung spielen", sagte William Nunn, Doktorand im Bereich Chemieingenieurwesen und Materialwissenschaften, der zum Team gehört. „Jetzt, da die Abscheidung von Metallen wie Platin einfacher wird, hoffen wir auf ein verstärktes Interesse an den komplexeren Materialien, für die dünne Filme benötigt werden."

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