Barriereschichten und funktionale/ strukturierte Oberflächen

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Transparenter flexibler Halbleiterdünnfilm (Titan(IV)-oxid) auf Polymerfolie
Transparente leitfähige Folie mit
Gasbarriereeigenschaft:
Graphen/Silicium(IV)-oxid/PET

Niedertemperaturverfahren zur Herstellung von Metalloxid-Dünnschichten

Anorganische Metalloxiddünnfilme (20-200 nm dick) werden aus geeigneten Vorläuferverbindungen (z.B. Metal-organische Verbindungen) über UV-initiierte Reaktionen hergestellt. Solche Dünnfilme eignen sich etwa für Anwendungen als Gasbarriere zur Verkapselung von Photovoltaik-Modulen oder organischen Leuchtdioden. Des Weiteren bietet dieser Herstellungsweg folgende Vorteile:

  • Applizierbar nahe Raumtemperatur und Normaldruck
  • Einsatz von kommerziell verfügbaren UV-Lampen
  • Beschichtung von thermisch empfindlichen Substraten (z.B. Polyesterfolien)
  • Auftrag der Vorläuferverbindungen über herkömmliche Beschichtungsmethoden
  • i.d.R. wird eine hohe Haftfestigkeit der anorganischen Schichten auf organischen polymeren Substraten erzielt

In diesem Zusammenhang beschäftigen sich ausgewählte Forschungs- und Entwicklungsarbeiten der Gruppe mit:

  • Mechanistische Untersuchungen zur photochemischen Umsetzung von Metall-organischen Verbindungen (Kombination von Experiment und Theorie – DFT Berechnungen)
  • Dünnfilmanalytik
  • Steigerung der Energieeffizienz (Umsatzkinetik) UV-initiierter Reaktionen über geeignete Wahl von Wellenlänge und Vorläuferverbindung
  • Dünnfilmauftrag auf flexiblen Substraten und Bewertung hinsichtlich des Anwendungspotentials
  • Weitere Modifikation der anorganischen Schichten mit organischen Polymeren (z.B. für den großflächigen Transfer des 2D Materials Graphen, demonstriert innerhalt des EU FP7 Projekts GLADIATOR)

Sehr homogene und auch defektfreie Schichten mit Dicken im unteren Nanometerbereich können über Atomlagenabscheidung (engl. Atomic Layer Deposition – ALD) auch bei sehr geringen Temperaturen hergestellt werden. Diese Methode ermöglicht zudem die Schichtabscheidung auf Substraten mit sehr komplexen 3-dimensionalen Geometrien und hohen Aspektverhältnissen.

 

Ausgewählte Publikationen:

  • P. C. With, U. Helmstedt, S. Naumov, A. Sobottka, A. Prager, U. Decker, R. Heller, B. Abel, L. Prager
    Low-Temperature Photochemical Conversion of Organometallic Precursor Layers to Titanium(IV) Oxide Thin Films
    Chemistry of Materials 2016, 28, 7715

  • L. Wennrich, H. Khalil, C. Bundesmann, U. Decker, J. W. Gerlach, U. Helmstedt, D. Manova, S. Naumov, L. Prager
    Photochemical preparation of aluminium oxide layers via vacuum ultraviolet irradiation of a polymeric hexanoato aluminium complex
    Materials Chemistry and Physics 2013, 137, 1046