Team Dünnschichttechnologien

Die Dünnschichttechnologie ermöglicht die Massenproduktion von hochkomplexen Systemen. Die Entwicklung effizienter und damit wirtschaftlicher Produktionsverfahren ist ein wichtiger Aspekt für alle Arten von Energiewandlern und -speichern. Deshalb setzt das IEK-1 auf die physikalische und chemische Gasphasenabscheidung (PVD/CVD), die Atomlagenabscheidung (ALD) und Beschichtungstechnologien auf Basis von flüssigen Precursoren und Tinten.

Physikalische Gasphasenabscheidung
Diese Technologie ist besonders geeignet für dichte Schichten auf äußeren ("sichtbaren") Oberflächen. Die Expertise von IEK-1 liegt in der thermischen und Elektronenstrahlverdampfung, der gepulsten Laserabscheidung und dem Magnetronsputtern (Gleichstrom-, Mittelfrequenz-, Hochfrequenz-, Bi-Polar- oder High Power Impulse Magnetron Sputtering). Es können sowohl Metalle, als auch Gläser oder Keramiken (zum Beispiel Oxide oder Nitride) abgeschieden werden.

Chemische Gasphasenabscheidung
IEK-1 nutzt die Atomlagenabscheidung (ALD) für konforme Beschichtungen auf inneren Oberflächen poröser Materialien. Einzelne Atomschichten werden nacheinander aufgebaut, um dichte Schichten von wenigen Nanometern Dicke zu erreichen. Durch die Verwendung von metallorganischen Precursoren können niedrige Beschichtungstemperaturen (100-300 ° C) erreicht werden.

Schichten auf Basis von flüssigen Precursoren
Nasschemische Beschichtungsmethoden basieren auf Emulsionen, Solen oder Lösungen, die auf Substrate aufgetragen werden. Eine anschließende Wärmebehandlung führt zu dichten Schichten. Zum Auftragen der Flüssigkeiten werden Spin-Coating, Dip-Coating und Inkjet-Druck in Reinraumumgebung eingesetzt.

Einsatzbereiche
Dünnschichttechnologien am IEK-1 führen zu herausragenden Leistungssteigerungen von Energiewandlern und -speichern, als Schutzschichten in Batterien und als elektrochemisch aktive Schichten in Festkörperbatterien, Brennstoffzellen und Gastrennmembranen.

Forschungsschwerpunkt

Elektrochemische Speicher
Stromableiter, Elektroden und Elektrolyte (z.B. mit Granat-Struktur) über physikalische Gasphasenabscheidung (PVD) oder nasschemische Verfahren, Reaktivsputtern von amorphen Elektrolytschichten, Entwicklung von Diffusionsbarriereschichten, PVD und Chemische Gasphasenabscheidung (CVD) von Diffusionsbarriereschichten

Hochtemperatur-Brennstoffzellen
Deposition von Elektroden, Elektrolytschichten und weiteren Diffusionsbarriere- oder Adaptionsschichten über (Reaktiv-)Sputterprozesse bzw. Elektronenstrahlverdampfen

Gastrennmembrane
Abscheidung von Elektronen-/Ionen-leitenden Werkstoffen als dichte Schichten