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Neues Messsystem für hauchdünne Schichten

Ausgangspunkt des Projekts SMut: Ein Gerät, mit dem Materialproben bislang halbautomatisch vermessen werden. Nun soll es ausgebaut werden, damit Materialien künftig schneller und zuverlässiger bewerten werden können.
Noch messen Forscher am Fraunhofer IPMS teilweise per Hand: Dieses Gerät zum Abtasten von Materialproben soll künftig vollautomatisch arbeiten. Neue Messelektronik und Software machen es möglich. © Fraunhofer IPMS
Von: Wissensland
Hauchdünne Materialschichten stecken in fast jedem modernen Gerät. Wie gut sie funktionieren, hängt von präzisen Messungen ab. Ein Dresdner Forschungsprojekt will genau das auf ein neues Niveau heben.

Jedes Smartphone, jede Solaranlage, jeder moderne Sensor enthält sie: hauchdünne Materialschichten, teils nur wenige Atome dick. Sie bestimmen, wie gut ein Gerät funktioniert. Doch wer messen will, was in diesen Schichten wirklich passiert, stößt schnell an Grenzen. Ein neues Forschungsprojekt aus Dresden will das ändern.

Das Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme IPMS hat gemeinsam mit den sächsischen Unternehmen Credoxys und SweepMe! das Projekt "SMut" gestartet. Ziel ist ein neuartiges Messsystem für sogenannte Dünnfilme. Das sind extrem dünne Materialschichten, die etwa in organischen LEDs (OLEDs), also in modernen, biegsamen Bildschirmen, oder in dünnfilmbasierten Gassensoren eingesetzt werden. Bisher ist ihre Vermessung aufwendig und liefert nicht immer unter allen Bedingungen gleich verlässliche Ergebnisse.

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Was das neue System leisten soll

Das geplante System besteht aus einer Basisstation und sogenannten Proben-Carriern – kleinen Trägern, in die Materialproben eingelegt werden. Diese Träger lassen sich in einer speziellen Schutzgasbox, einer sogenannten Glovebox, bestücken. Das verhindert, dass empfindliche Materialien mit Luft oder Feuchtigkeit in Berührung kommen und verfälschte Messergebnisse liefern.

"Das erlaubt Langzeitmessungen über mehrere Wochen", erklärt Dr. Alexander Graf, Projektleiter am Fraunhofer IPMS. Das System soll elektrische und photoelektrische Experimente unter verschiedenen Gasen, Drücken und Temperaturen ermöglichen.

Einfachere Bedienung, präzisere Messungen

Besonders praktisch soll die Software werden, die das Dresdner Unternehmen SweepMe! entwickelt. "Die Softwarelösung ermöglicht erstmals eine intuitive und out-of-the-box nutzbare Charakterisierungsplattform", sagt Dr. Axel Fischer, Geschäftsführer der SweepMe! GmbH. Das System soll somit sofort einsatzbereit sein, ohne lange Einarbeitung.

Credoxys, ein Unternehmen, das Materialien für OLEDs herstellt, erhofft sich von dem Projekt vor allem mehr Verlässlichkeit. "Der Aufwand, den wir derzeit in die Charakterisierung unserer OLED-Materialien stecken, ist enorm", bringt es Dr. Jörn Vahland, Materialentwickler bei Credoxys, auf den Punkt. "Mit diesem System wird ein neues Level der Dünnschichtcharakterisierung erreicht. Die Reproduzierbarkeit und die Messmöglichkeiten sind sensationell." Das Projekt wird aus Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung sowie aus Steuermitteln des Freistaats Sachsen finanziert.

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