Großflächige Graphenschichten für zweidimensionale Elektronik

• Antragsteller: Professor Dr. Norbert Nickel
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 242759233

Ziel dieses Projektes ist es Graphen als ein großflächiges aktives Kontaktmaterial für zweidimensionale Elektronik zu etablieren und von seinen herausragenden elektrischen und optischen Eigenschaften zu profitieren. Dazu soll Graphen mittels chemischer Gasphasendeposition (chemical vapor deposition - CVD) auf Kupfer und Nickel Substraten und mittels elektrochemischer Abscheidung aus benzolartigen bzw. aliphatischen Molekülen hergestellt werden. Wachstum mittels Gasphasendeposition führt zu Verspannungen in den Graphenschichten. Darüber hinaus sind die verwendeten Metallsubstrate polykristallin und enthalten Verunreinigungen. Diese besonderen Voraussetzungen schlagen sich in der elektrischen und optischen Qualität des Graphens nieder und sollen daher detailliert untersucht werden. Im Falle der elektrochemischen Deposition bestehen diese Einschränkungen nicht, da die Abscheidung bei vergleichsweise niedrigen Temperaturen durchgeführt wird. Daraus ergeben sich Vorteile hinsichtlich der Wahl der Substrate. Im Idealfall kann Graphen so direkt auf das Zielsubstrat abgeschieden werden. Scheidet man Graphen auf Metallsubstrate ab, dann muss es anschließend auf das gewünschte Zielsubstrat transferiert werden. Mit Hilfe von Ramanspektroskopie, makroskopischen Transportuntersuchungen und Messungen von Bindungszuständen soll die Wechselwirkung von Graphen mit dem Transfermaterial und verschiedenen Substraten vor und nach dem Transferprozess untersucht werden. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen sollen genutzt werden, um großflächiges Graphen in ein Bauelement zu integrieren, welches von den außergewöhnlichen physikalischen Eigenschaften profitiert. Das ultimative Ziel dieses Projektes bildet die Integration von Graphen in eine Silizium-Solarzelle. Eine erfolgreiche Umsetzung könnte neue Wege in der Halbleiterphysik eröffnen und neuartige Anwendungen in der Halbleitertechnologie ermöglichen.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1459: Graphene