Graphenmarkt profitiert von neuartigen Fertigungsverfahren
Das neue Produktionsverfahren wurde von Ingenieuren der University of Exeter entwickelt und besteht darin, ganze Gerätearrays direkt auf den Kupfersubstraten zu erstellen, die bei der kommerziellen Produktion von Graphen genutzt werden. Anschließend können vollständige und voll funktionsfähige Geräte auf ein beliebiges Substrat übertragen werden. Dieser Prozess wurde durch die Herstellung eines flexiblen und vollständig transparenten Feuchtigkeitssensor auf Graphenoxid-Basis demonstriert. Dieses Gerät ist nicht nur leistungsfähiger als derzeit kommerziell verfügbare Sensoren, es ist auch kostengünstig und einfach mithilfe waferbasierter Prozesse oder Rolle-zu-Rolle-Fertigungsverfahren herstellbar. „Der konventionelle Produktionsweg für Graphengeräte kann zeitaufwändig, kompliziert und kostenintensiv sein und viele Schritte umfassen, darunter die Herstellung der Graphens selbst, die Übertragung von Schichten, lithografische Verfahren und die Beschichtung mit Metallen durch Thermisches Verdampfen“, erklärt Prof. David Wright von der ingenieurwissenschaftlichen Abteilung der University of Exeter. „Unser neuer Absatz ist deutlich simpler und könnte kostengünstige Graphengeräte für zahlreiche Anwendungen verfügbar machen, die von Gas- und biomedizinischen Sensoren bis hin zu Touchscreen-Technologie reichen.“ Das Forschungsteam wollte unter anderem erreichen, dass diese Graphengeräte auf einer größeren Auswahl von Substraten installiert werden können. Der demonstrierte Feuchtigkeitssensor wurde in eine Kunststofffolie integriert, doch auch andere Materialien wie Silizium oder Textilien sind denkbar. Prof. Monica Craciun, ebenfalls von der ingenieurwissenschaftlichen Abteilung der University of Exeter und Ko-Autorin der wissenschaftlichen Arbeit, die in der Fachzeitschrift „2D Materials“ veröffentlicht wurde, ist zuversichtlich, dass dieser Durchbruch den Graphenmarkt ankurbeln wird: „Die University of Exeter ist in diesem Kontext eine der weltführenden Einrichtungen, und die neue Forschungsarbeit ist nur der nächste Schritt bei der Umsetzung der Vision, mit Graphen eine neue industrielle Revolution herbeizuführen. Hochwertige und kostengünstige Graphengeräte tragen entscheidend hierzu bei, und unsere neuesten Ergebnisse stellen einen wesentlichen Fortschritt in Richtung des Ziels dar, das volle Potenzial von Graphen nutzbar zu machen“, sagte sie. Diese Forschungsarbeit wurde im Rahmen des CARERAMM-Projekts geleistet, in dem Anfang 2016 mit Erfolg „hochleistungsfähiger, kosteneffektiver, umweltfreundlicher und auf resistiver Umschaltung basierender nichtflüchtiger Speicher“ in Form von sp3-reichen a-C- und Graphenoxid-Schichten hergestellt wurde. Große Unternehmen wie etwa IBM, Intel, Microsoft, Google, Facebook oder Amazon werden in Zukunft zunehmend an „Storage Class Memory“ (SCM) interessiert sein, mit dem sie mit geringerer Latenz auf große Mengen gespeicherter Daten zugreifen und diese schneller verarbeiten können. Daher könnte die Technologie des CARERAMM-Projekts, während die Kohlenstoff-Speichertechnologie immer weiter ausreift, eine ansprechende Lösung mit hohen Lese- und Schreibgeschwindigkeiten sowie geringem Energieverbrauch darstellen. Das CARERAMM-Projekt wurde im Januar 2016 abgeschlossen und unter dem RP7 mit 2,6 Mio. EUR gefördert. Weitere Informationen: Projektwebsite
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