Langzeitstabilität von Graphen Bauteilen erfolgreich nachgewiesen
Graphen basierte Bauteile erbringen überragende elektrische und optische Leistungen. Jedoch reagieren diese Bauteile extrem sensitiv auf Umgebungseinflüsse wie Feuchtigkeit oder Luftinhaltsstoffe und machten einen reproduzierbaren Betrieb in Normalatmosphäre bis dato unmöglich. Forscher der AMO GmbH und der Graphenea SE haben jetzt für Graphenbauelemente eine fortschrittliche Einkapselungstechnik entwickelt und einen hochreproduzierbaren Betrieb über mehrere Monate unter Umgebungsbedingungen nachgewiesen.
Anlagerungen aus der Umgebung (wie z.B. Feuchte oder Sauerstoff) und Rückstände der Lithografieprozesse verbinden sich normalerweise unbeabsichtigt mit dem Graphen und ändern ungewollt dessen Dotierungsniveau. Da diese Kontaminationen unter Normalbedingungen instabil sind, verändert sich somit auch das Dotierungsniveau und folgerichtig das elektrische Verhalten des Graphen Bauelementes. Eine Variation dieser Parameter ist eines der Haupthindernisse bezüglich der Anwendung von Graphen Bauelementen. Die Forscher der AMO GmbH und der Graphenea SE haben dieses Problem zum Anlass genommen, die Einkapselung von Graphen Feldeffektbauelementen in Aluminiumoxid, bekannt als Kapselmaterial mit Anwendung in der OLED Technologie, zu untersuchen. Schlüsselparameter der Passivierung in der vorliegenden Studie ist das Wachstum einer Oxidschicht auf einem geeigneten, in-situ oxidiertem Aluminium Seed Layer. Die verwendete Passivierungsschicht ist in der Lage, die Bauteilcharakteristik über mehrere Monate konstant zu stabilisieren, bei Lagerung und Vermessung in Umgebungsatmosphäre. Somit ist eine der Haupthürden in Richtung industrieller Anwendung von Graphen Bauteilen überwunden.
Diese Forschungsarbeit wurde veröffentlicht im Royal Society of Chemistry Journal Nanoscale: Abhay A. Sagade , Daniel Neumaier , Daniel Schall , Martin Otto , Amaia Pesquera , Alba Centeno , Amaia Zurutuza and Heinrich Kurz “Highly Air Stable Passivation of Graphene Based Field Effect Devices”.
Die Arbeiten wurden gefördert von der europäischen Kommission im Projekt GRAFOL (Vertrag Nr. 285275), Flagship Graphene (Vertrag Nr. 604391) sowie von der Deutschen Forschungsgesellschaft im Projekt Ultragraphen (Vertrag Nr. BA3788/2-1).
DOI: 10.1039/c4nr07457b
