Herstellung von Festelektrolyt-Filmen durch Atomlagenabscheidung für aus Feststoffen aufgebaute ionische Bauteile

• Antragsteller: Professor Dr. Helmut Ehrenberg
• Fachliche Zuordnung: Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien ; Physikalische Chemie von Festkörpern und Oberflächen, Materialcharakterisierung
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 323084725

Dieses Projekt hat die Herstellung einer Reihe neuartiger Festelektrolyt-Filme mit hoher ionischer Leitfähigkeit durch die sogenannte Atomlagenabscheidung (Atomic Layer Deposition,ALD) zum Ziel. Auf diese Art und Weise soll eine neue Materialklasse von mit Stickstoff oder Schwefel dotierten Li3PO4 Abkömmlingen etabliert werden, die in Form von dünnen Filmen mittels ALD als Festelektrolyte hoher ionischer Leitfähigkeit hergestellt werden können. Neben der Herstellung dieser Filme ist die Aufklärung der zugrunde liegenden Transportmechanismen in ultradünnen Filmen auf verschiedenen Substraten ein Schwerpunkt dieses Antrags, sowohl für die anionischen als auch die kationischen Ladungsträger, mittels in situ Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) und Elektronenenergieverlust¬spek¬tros-kopie (EELS) sowie durch in situ Kernspinresonanz- (NMR-) und Röntgen¬photo-elektronen-Spektroskopie (XPS) auf verschiedenen Längenskalen. Des Weiteren sollen neuartige Prototypen von ionischen Bauteilen realisiert werden, die auf der ionischen Leitfähigkeit des Festkörpers beruhen. Neben Mikro- und Nanobatterien, die auf einen Chip integriert werden, sind hier auch ionische Dioden und Transistoren als Signalweichen bzw. Verstärker sowie ionische Memristoren für die Informations-speicherung angedacht. Die Entwicklung solcher aus Feststoffen aufgebauten ionischen Bauteile als Alternative zu den etablierten elektronischen Bauteilen ist eine große Herausforderung und soll ein völlig neues Anwendungsgebiet erschließen. Dieses Vorhaben wird hierzu grundlegende Beiträge liefern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: China
• Partnerorganisation: National Natural Science Foundation of China
• Kooperationspartner: Professor Dr. Xiang Yang Kong