GIMMIK - Herstellung von Graphen im industriellen Maßstab

 

Graphen besteht nur aus einer Lage von Kohlenstoffatomen und gilt seit seiner Entdeckung als „Wundermaterial“. Besonders interessant ist die hohe elektrische Leitfähigkeit bei gleichzeitiger Biegsamkeit des Materials. Auch weist es eine hohe mechanische Festigkeit auf und ist noch dazu transparent. Die einzigartigen Eigenschaften des dünnsten Materials der Welt könnten vielfältige Anwendungen in der Mikroelektronik ermöglichen. So konnten beispielsweise Sensoren mit einer deutlich gesteigerten Sensitivität gegenüber dem Stand der Technik realisiert werden, oder Transistoren für analoge Schaltkreise mit hohen Taktfrequenzen. Es handelt sich bislang jedoch nur um Labordemonstrationen, nicht um produktionstaugliche Prototypen. Für eine Umsetzung im industriellen Maßstab ist eine hohe und zuverlässig reproduzierbare Qualität der elektrisch funktionalen Materialien unabdingbare Voraussetzung.

Mit der Gasphasenabscheidung steht grundsätzlich ein skalierbarer Prozess für die Herstellung großflächiger Graphenschichten zur Verfügung. Im Projekt GIMMIK soll die Herstellung von Graphenschichten erstmals unter industriellen Rahmenbedingungen evaluiert werden. Die Schwachstellen bei der entsprechenden Prozessierung werden identifiziert und Wege zur Eliminierung der Fehlerquellen entwickelt. Darüber hinaus soll die die Auswirkung der Integration in elektrische Bauteile auf die hervorragenden intrinsischen Eigenschaften von Graphen untersucht werden. Eine Bewertung soll bezüglich der Graphenqualität selbst, als auch im Hinblick auf die Bauteileigenschaften erfolgen. Parallel werden Verfahren zur großflächigen, kontaktfreien Charakterisierung von Graphen entwickelt, die derzeit noch nicht existieren. Ein wesentliches Projektziel ist daher die Erstellung von Methodiken zur Sicherstellung einer gleichmäßig hohen Graphenqualität als Grundlage der Fertigungstauglichkeit für Abscheidungs- und Integrations-Prozesse.

Das Forschungsvorhaben GIMMIK soll den Technologiereifegrad der Graphentechnologie für elektronische Bauelemente steigern und auf einen produktionsrelevanten Stand bringen. Im Erfolgsfall gelingt ein Durchbruch in der industriellen Anwendung von Graphen.

GIMMIK wird gefördert vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)

Projektpartner:

AIXTRON SE, Herzogenrath, Deutschland

Infineon Technologies AG, Neubiberg, Deutschland

IHP GmbH - Leibniz-Institut für innovative Mikroelektronik, Frankfurt (Oder), Deutschland

Protemics GmbH, Aachen, Deutschland

LayTec AG, Berlin, Deutschland