Die Zukunft der Elektronik in einer Post-Silizium-Ära

Metalloxidnanopartikel verfügen über elektrische, magnetische und mechanische Eigenschaften, die die Herstellung von transparenten Vorrichtungen durch gerasterte Abscheidung auf flexiblen Substraten bei niedrigen Temperaturen ermöglichen. Aus diesem Grund erfahren sie große Aufmerksamkeit als Schlüsseltechnologie für die nächste Generation elektronischer Geräte.

Um ihr Potenzial voll zu entfalten, wählten die Forscher des EU-finanzierten Projekts "Oxide materials towards a matured post-silicon electronics era" (ORAMA) einen ganzheitlichen Ansatz. Experimentelle Forschung zur Synthese von Oxidmaterialien für Anzeigeelektronik und chemische Sensoren wird durch die Modellierung von Materialeigenschaften unterstützt.

Die Materialsynthese konzentriert sich auf aktive Halbleiteroxide und passive transparente leitfähige Oxide mit binären, ternären und quaternären Strukturen. Die elektrischen Eigenschaften des Oxidmaterials werden mithilfe etablierter Techniken zusammen mit dem Vier-Koeffizienten-Verfahren M4C getestet.

M4C basiert auf Messungen aller Koeffizienten im Zusammenhang mit thermo-magnetischen Transporteffekten der getesteten Materialien: Widerstand, Hall-, Seebeck- und Nernst-Koeffizienten. Diese im Laufe des Projekts entwickelte Methode ermöglicht die Charakterisierung von Metalloxiden mit Transporteigenschaften unter dem Johnson-Geräuschpegel.

Die neuen Oxidmaterialien haben eine breite Palette von Anwendungen. ORAMA richtet sich jedoch auf Touchscreens mit organischen lichtemittierenden Dioden-Arrays und neuen Beleuchtungs- und Sensorkonzepten für die Automobilbranche. Drei Prototypen wurden gemeinsam entwickelt, um zu demonstrieren, wie die neu entwickelten Materialien in bestimmten Produkten verwendet werden können.

Zu Beginn des Projekts wurde ein Aktivmatrix-Display auf einem flexiblen Drucksensor entwickelt, um die Eingabe durch den Fahrer zu erfassen und darauf zu reagieren. Ein zweiter Prototyp demonstriert die Möglichkeit, eine Beleuchtung in funktionale Fensterbeschichtungen zu integrieren. Schließlich wurde ein p-Typ-Sensor zur Überwachung der Luftqualität im Innenraum entwickelt, der bei niedrigeren Temperaturen als alle anderen verfügbaren Sensoren arbeitet.

ORAMA profitiert vom Know-how führender europäischer Forschungs- und Entwicklungseinrichtungen und der industriellen Mitglieder des Konsortiums. Weitere Forschungen helfen, das in Metalloxid-Nanopartikeln enthalten Potenzial zu identifizieren. Auf der anderen Seite werden die Projektergebnisse genutzt, um ihrer vielen Vorteile einer größeren Gemeinschaft vorzustellen.