621.3 Elektrotechnik, Elektronik
Ziel des Forschungsvorhabens war, mit neuartigen flexiblen Hybridtinten Leiterbahnen für integrierte Elektronik auf faserbasierte Substrate zu drucken. Die Kombination aus neuen Materialien und verbesserten Prozessen wird folgende Vorteile bringen:
- Flexibilität: gedruckte Strukturen halten branchentypischen Verarbei-tungsverfahren stand
- Sinterfreiheit: die Strukturen sind direkt nach dem Drucken leitfähig
- Einfachheit: die Tinten können mit Standard-Inkjet-Druckern verdruckt werden[...]
Cu(ln,Ga)Se2 (CIGS) ist ein Material für Dünnschicht-Solarzellen, mit dem Wirkungsgrade erreicht werden können, die nur wenig unter denen kristalliner Silizium-Solarzellen liegen. CIGS-Dünnschichtmodule auf Glassubstraten sind seit einigen Jahren erfolgreich auf dem Markt. Die Verwendung von Folienmaterial als Substrat verspricht jedoch gegenüber Glas einige Vorteile, einerseits auf der Seite der Herstellungskosten, die durch kontinuierlich von Rolle zu Rolle arbeitende Verfahren deutlich gesenkt werden könnten, andererseits durch eine Erweiterung des Spektrums möglicher Anwendungen, bedingt durch Flexibilität und geringeres Gewicht.
Bedingt durch die hohen Temperaturen des CIGS-Herstellungsprozess kommen als Substrat eigentlich nur Metallfolien in Betracht. Das einzige Polymermaterial, das sich (mit starken Einschränkungen) eignet, ist recht teures Polyimid. Metallfolien sind aber entweder ebenfalls recht teuer (Kupfer, Titan) oder aber eine Quelle für Ionen, die in den CIGS-Absorber hineindiffundieren und die Zelleneffizienz beeinträchtigen (Stahl- oder Aluminiumfolie).[...]
Die Medizintechnik steht vor der Herausforderung, günstigere digitale Röntgensysteme anzubieten. Allgemein gibt es einen hohen Kostendruck in den Gesundheitssystemen und einen starken Konkurrenzkampf. Zusätzlich besteht die Chance, mit erschwinglichen Lösungen am Wachstum in den BRIC-Ländern teilzuhaben und Marktanteile zu gewinnen. Das Potential zur Kostenreduktion ist bei der aktuellen Detektortechnologie auf Basis von amorphem Silizium (a-Si/ Szintillator; „indirekte Röntgenkonversion") oder Selen (a-Si/a-Se; „direkte Röntgenkonversion") weitgehend ausgeschöpft. Alternative technologische Ansätze, insbesondere beim Röntgenkonversionsprinzip sind nötig, um wieder Raum für günstigere Lösungen zu haben.
Das übergeordnete Ziel des Vorhabens lag in der Nutzbarmachung von organischen Halbleitern und nanoskaligen Materialien zur Realisierung von flexiblen Röntgenbildgebern und Dosismesskammern mit dem Potenzial zu weiterer Dosisreduzierung. Die damit verbundenen Aufgaben waren in 3 Themenkomplexe gegliedert[...]
Tin doped indium oxide (ITO) thin films provide excellent transparency and conductivity for electrodes in displays and photovoltaic systems. Current advances in producing printable ITO inks are reducing the volume of wasted indium during thin film patterning. However, their applicability to flexible electronics is hindered by the need for high temperature processing that results in damage to conventional polymer substrates. Here, we detail the conditions under which laser heating can be used as a replacement for oven and furnace treatments. Measurements of the optical properties of both the printed ITO film and the polymer substrate (polyethylene terephthalate, PET) identify that in the 1.5–2.0 μm wavelength band there is absorption in the ITO film but good transparency in PET. Hence, laser light that is not absorbed in the film does not go on to add a deleterious energy loading to the substrate. Localization of the energy deposition in the film is further enhanced by using ultrashort laser pulses (~1 ps) thus limiting heat flow during the interaction. Under these conditions, laser processing of the printed ITO films results in an improvement of the conductivity without damage to the PET.
The family of sputter deposited granular metal-based carbon-containing sensor films is known for their high sensitivity transforming force-dependent strain into electrical resistance change. Among them nickel–carbon thin films possess a gauge factor of up to 30, compared to only 2 for traditional sensor films of metal alloys. This high sensitivity is based on disordered interparticle tunneling through barriers of graphite-like carbon walls between metal–carbon particles of columnar shape. Force and pressure sensors would benefit a lot from the elevated piezoresistivity. A disadvantage, however, is a disturbing temporal creep and drift of the resistance under load and temperature. This contribution shows how to stabilize such sensor films. A significant stabilization is achieved by partially replacing nickel with chromium, albeit at the expense of sensitivity. The more chromium used in these NixCr1−x-C layers, the higher the optimum annealing temperature can be selected and the better the electrical stabilization. A good compromise while maintaining sensitivities well above the standard of 2 is identified for films with x=0.5 to 0.9, stabilized by optimized temperature treatments. The stabilizing effect of chromium is revealed by transmission electron microscopy with elemental analysis. The post-annealing drives segregation processes in the layer material. While the interior of the layer is depleted of chromium and carbon, boundary layers are formed. Chromium is enriched near the surface boundary, oxidized in air and forms chromium-rich oxide sub-layers, which are chemically very stable and protect against further reactions and corrosion. As a result, creep and drift errors are greatly reduced, so that the optimized sensor coatings are now suitable for widespread use.
