REM-EDX von 5 Zyklen TiO<sub>2</sub> bei 70 °C (blau – Ti).
© ICTV, TU Braunschweig
REM-EDX von 5 Zyklen TiO2 bei 70 °C (blau – Ti).

Einsatzgebiete der Atomlagenabscheidung

Am Fraunhofer IST werden erfolgreich ALD-Prozesse entwickelt, mit denen homogene und nanometergenaue Beschichtungen hergestellt werden können. In einem Projekt hat das Fraunhofer IST mit Partnern u. a. mittels Atomlagenabscheidung Batteriematerialien gezielt funktionalisiert.

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Simulierter Partialdruck von SiH<sub>3</sub>-Spezies unter stationären Prozessbedingungen.
© Fraunhofer IST
Simulierter Partialdruck von SiH3-Spezies unter stationären Prozessbedingungen.

Simulation von HWCVD-Silizium-Beschichtungsprozessen

Am Fraunhofer IST wurde ein detailliertes Simulationsmodell der Gasphasen- und Oberflächenreaktionen in HWCVD-Siliziumabscheidungsprozessen mit Silan (SiH4) und Wasserstoff (H2) erstellt, um die Schichteigenschaften optimieren zu können.

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HWCVD-Inline-Anlage des Fraunhofer IST.
© Fraunhofer IST, Rainer Meier, BFF Wittmar
HWCVD-Inline-Anlage des Fraunhofer IST.

Siliziumschichten für Heterostruktursolarzellen

Die heißdraht-aktivierte Gasphasenabscheidung stellt eine vielversprechende Technologie für eine kostengünstige Abscheidung von defektarmen Siliziumschichten dar. Aus diesem Grund nutzt das Fraunhofer IST dieses Verfahren, um es im Hinblick auf seine Eignung zur Herstellung hocheffizienter SHJ–Solarzellen, insbesondere für Anwendungen im Automobilsektor zu untersuchen.

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Bruchkante einer thermisch gewachsenen Aluminium­oxidschicht auf einer Hoch­temperatur-Legierung (links); Gesputterte Aluminiumoxidschicht direkt auf einer Hoch­temperaturlegierung. Zusätzlich wurde eine Titan-Elektrode aufgebracht (Mitte); Gesputterte Aluminium­oxidschicht auf einer Chromoxid-Unterlagen­schicht. Auch hier mit Titan-Elektrode ganz oben (rechts).
© Fraunhofer IST
Bruchkante einer thermisch gewachsenen Aluminium­oxidschicht auf einer Hoch­temperatur-Legierung (links); Gesputterte Aluminiumoxidschicht direkt auf einer Hoch­temperaturlegierung. Zusätzlich wurde eine Titan-Elektrode aufgebracht (Mitte); Gesputterte Aluminium­oxidschicht auf einer Chromoxid-Unterlagen­schicht. Auch hier mit Titan-Elektrode ganz oben (rechts).

Oxidschichten für hohe Temperaturen

Oxidschichten, die am Fraunhofer IST hergestellt und untersucht werden, können Metallwerkstoffe wirksam vor einer Zerstörung durch Heißgas-Korrosion schützen. In Verbrennungsräumen von z. B. Gasturbinen bestimmen diese maßgeblich die Lebensdauer der Bauteile.

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Robotergestützter Beschichtungsprozess.
© Fraunhofer IST, Marko Reitz
Robotergestützter Beschichtungsprozess.

Kalt-Plasmaspritzen für dreidimensionale Schaltungsträger

Das am Fraunhofer IST entwickelte Kalt-Plasmaspritzen ermöglicht eine selektive Metallisierung von Polymerbauteilen ohne den Einsatz von Nasschemie und ohne Vor- oder Nachbehandlungsschritte.

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Energie und Elektronik

Im Geschäftsfeld »Energie und Elektronik« konzentrieren sich die Arbeiten des Instituts auf die folgenden Entwicklungen:

  • Funktionelle Schichten bzw. Schichtsysteme und Beschichtungsprozesse für Architekturglas (Low-E-Schichten, aktiver bzw. passiver Wärme- und Sonnenschutz, schaltbare elektrochrome Verglasung)
  • Transparente leitfähige Schichtsysteme (TCOs) für Architektur- und Automobilverglasung, für Solarzellen und Displays sowie als unsichtbare Heizelemente und für die Solarthermie
  • p- und n-Typ TCOs als Materialien für transparente und flexible Elektronik
  • Halbleiterschichten für die Dünnschicht- und Silizium-basierte Photovoltaik sowie Charakterisierungsmethoden für Dünnschicht-Solarzellen
  • Elektrische Kontakt- und Isolationsschichten sowie Barriereschichten
  • (Lokale) Plasmabehandlung von Oberflächen für Waferbonding, strukturierte Metallisierung sowie Metallisierung von temperaturempfindlichen und komplex geformten Substraten
  • Stabile Anoden und Kathoden für Lithium-Ionen-Batterien
  • Energiespeichersysteme
  • Elektrolytschichten für Hochtemperatur-Brennstoffzellen (SOFC) und Gastrennmembranen für die Wasserstofferzeugung
  • Korrosionsschutz- und Wärmedämmschichten für Hochtemperaturanwendungen z. B. in Gasturbinen.

Zu unseren Kunden gehören Unternehmen der Glas-, Photovoltaik- und Automobilindustrie, der Halbleiter- und Mikroelektronik-, Informations- und Kommunikationsbranche, der Energie- und Bauwirtschaft sowie Anlagenhersteller und Lohnbeschichter.

 

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