Erfolg: Graphen auf Silikonsubstrate übertragbar

Das National University of Singapur (NSU) hat eine neue Methode entwickelt, mit der Graphen auf Silikon und andere Substrate transferiert werden kann. [...]

Damit bietet sich die Möglichkeit, dieses Material flächendeckend in einer Vielzahl hochtechnischer Geräte anzuwenden. Als Inspiratationsquelle dienten die an durchtränkten Blättern haften bleibenden Füße der Baumfrösche und Käfer, berichtet das Fachmagazin Phys.

Die neue Methode ist die erste publizierte Technik ihrer Art, die sowohl das Wachstum als auch den Transfer von Graphen auf Silikon-Mikroplättchen ermöglicht – und könnte damit bald schon beispielsweise bei Transistoren, Biosensoren oder optoelektronischen Modulatoren Verwendung finden.

Gao Libo, Hauptautor der Studie, ließ Graphen auf einer Kupferschicht, die ein Silikonsubstrat ummantelte, wachsen. Nachdem das Graphen eine bestimmte Ausdehnung erreicht hatte, ätzte das Kupfer ab. Das Graphen entwickelte Bläschen in Form von Kapillarbrücken, ähnlich denen, die rund um Käfer- oder Baumfroschbeine, die an durchnässten Blättern festkleben, gesehen werden können. Diese Kapillarbrücken halfen dem Graphen auf der Silikon-Fläche zu bleiben und schützen es vor seiner Delaminierung während des Abätzens von Kupfer.

Um die Entwicklung von Kapillarbrücken zu vereinfachen, wurden Gase in die Silikonplättchen injiziert. Graphen, erst vor zehn Jahren von den Nobelpreisträgern André Geim und Konstantin Novoselov entdeckt, ist eine sechseckige, ein Atom dünne Kohlenstoffverbindung. Diese ist nicht nur sehr leicht sowie bieg-, falt-und beliebig formbar, ohne zu brechen, sondern auch härter als Diamant. Nebenbei leitet sie den Strom und Wärme um ein Vielfaches besser als Kupfer oder Silizium.

Die EU hat am 1. Oktober 2013 ein „Graphene Flagship“-Forschungsprogramm gestartet – dotiert mit einer Mrd. Euro Fördergeld für die nächsten zehn Jahre. Zwar wird Graphen heute schon für Touch-Panels eingesetzt, jedoch ist die markttaugliche Entwicklung noch mit großen Herausforderungen verbunden. Said Prof Loh, einer der Forscher im Graphite Research Center der NSU: „Obwohl es viele potenzielle Verwendungsmöglichkeiten für Graphen gibt, operieren bis dato die meisten Halbleiter mit steifen Substraten wie Silikon oder Quartz.“

Dem Experten nach ist die direkte Möglichkeit für das Wachstum vom Graphen-Belag auf Silikon-Plättchen sehr nützlich bei der Verwendung von optoelektronischen Geräten. Die Forschungen konzentrieren sich dem Fachmann zufolge derzeit aber noch sehr stark daran, ob eine Machbarkeit gegeben ist oder nicht. Mittlerweile ist die Forschergruppe rund um Loh bereits mit der Industrie im Gespräch, die gar nicht mehr darauf warten kann, dass Graphen endlich flächendeckend eingesetzt werden kann. (pte)