Ultradünne, transparente Metallschichtsysteme (UltraMets): Schlussbericht zum FuE-Vorhaben. Bearbeitungszeitraum vom 01.07.2009 bis 30.06.2011

Die technische Realisierung transparenter Elektroden ist eine Schlüsselfrage bei der Entwicklung von Zukunftstechnologien, so z. B. in der Solartechnik, bei der Entwicklung optoelektronischer Bauelemente oder in der Displaytechnik. Für die Herstellung dieser transparenten Elektroden kommen bisher vorwiegend ausgewählte Keramikschichten (TCO: transparent conductive oxides) zum Einsatz, die den gestellten Anforderungen gerecht werden und großtechnisch herstellbar sind. Allerdings haben diese Materialien eine vergleichsweise geringe Leitfähigkeit, für viele Anwendungen ungünstige mechanische Eigenschaften und einen hohen Herstellungsaufwand. Zentrales Anliegen des Projektes ist die Erforschung ultradünner transparenter metallischer Schichtsysteme mit hoher elektrischer Leitfähigkeit. Theore tische Abschätzungen zeigen, dass mit solchen Schichten 100- bis 1000-fach höhere Leitfähigkeiten erreichbar sind als mit gängigen TCO-Materialien. Damit werden technische Umsetzungen mit um Faktor 100 bis 1000 dünneren transparenten Elektroden denkbar. Die Vorteile liegen auf der Hand: Eine signifikante Senkung des Material- und Energieaufwandes bei der Herstellung der transparenten Elektroden geht einher mit völlig neuen Designmöglichkeiten der Produkte. Dies kann ein wesentlicher Beitrag zur künftigen effektiveren Nutzung regenerativer Energiequellen oder zur Entwicklung energieeffizienterer Lichtquellen, Displays oder anderer Produkte werden. Grundlage der Forschungsarbeiten sind Metallschichten, die mit einer neuen Beschichtungstechnologie auf Basis einer gepulsten elektrischen Bogene ntladung (HCA: high current arc-Technologie) hergestellt werden. Vorarbeiten des Fraunhofer-IWS belegen, dass solche Schichten im Dickenbereich < 10 nm im Vergleich zu konventionell hergestellten Metallschichten neuartige Eigenschaftsprofile aufweisen, insbesondere bessere Leitfähigkeit und Transparenz