Writing graphene: Ion-beam modification of thin polymer layers

• Antragsteller: Professor Dr. Paul Müller (†); Professor Dr. Dieter Schmeißer
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2010 bis 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 173836630

Wir schlagen eine neuartige Methode der Graphen-Herstellung vor. Im Gegensatz zu Exfoliation oder Oberflächenreaktionen möchten wir einen horizontalen Wachstumsprozess realisieren. Polymere oder andere Kohlenstoff-haltigen Präkursoren sollen durch Ionenbestrahlung mit Hilfe eines speziell entwickelten Schreibverfahrens in eine Graphen-Schicht konvertiert werden. Analog zum Bridgman-Zonenschmelzprozess wird der Ionenstrahl über den Präkursor-Film geführt, was zum Graphen-Wachstum entlang der Strahlgrenze führt. Durch Verbessern unserer Scanning-Bestrahlungstechnik wollen wir eine Schärfe der Strahlkante der Größenordnung 1 nm erreichen. Dieser Wert ist vergleichbar sowohl mit der lateralen Ausdehnung einer Stoßkaskade in der graphitierten Schicht als auch mit der typischen Anfangsgröße von Graphen-Flocken. Wir erwarten, dass dieses Verfahren großflächige Graphen-Schichten auf beliebigen Substraten liefern kann. Raman-Spektroskopie, AFM, STM unter Umgebungsbedingungen und im UHV, REM und TEM werden herangezogen um den Graphen-Wachstumsprozess zu untersuchen. Die Filme werden durch Messungen der Transporteigenschaften in elektrischen und Magnetfeldern, Hall-Effekt, etc. charakterisiert. Eine Reihe von Materialien und Beschichtungsverfahren werden herangezogen um glatte, nm-dicke Präkursor-Schichten herzustellen. Mit Substraten, die von vornherein das Graphen-Wachstum unterstützen wie z.B. Cu, Ni, Co, etc., hoffen wir auch die effektive Prozesstemperatur durch Scanning-Ionenbestrahlung zu senken. Wir erwarten vielversprechende Transporteigenschaften dieser Schichten.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1459: Graphene
• Beteiligte Person: Dr. Yuri Koval