UMWELTnanoTECH

UMWELTVERTRäGLICHE ANWENDUNGEN DER NANOTECHNOLOGIE

10 Optimierung der Analytik nanostrukturierter Schichten

Arbeitsfeld:

Um die geplante Reduzierung der Treibhausgas-Emissionen zu erreichen, sind der verstärkte Einsatz von regenerativen Energiequellen sowie die effektivere Nutzung von Abwärme erforderlich. Vor allem Thermogeneratoren sind zur Energiekonvertierung geeignet, da z.B. die Restwärme in elektrische Energie umgewandelt werden kann. Geeignete Materialsysteme für Thermogeneratoren sollten bei hoher elektrischer Leitfähigkeit eine möglichst niedrige thermische Leitfähigkeit aufweisen. Durch Nanostrukturierung besteht die Möglichkeit, dass sich elektrische und thermische Eigenschaften teilweise unabhängig voneinander modifizieren lassen. Für eine systematische Optimierung von Thermogeneratoren ist insbesondere die genaue Kenntnis der thermischen und elektrischen Leitfähigkeit von dünnen und nanostrukturierten Schichten ausschlaggebend.

Ziel des geplanten Vorhabens ist es, ein Kombinationspaket aus Analyseverfahren, die weitgehend auf Methoden der Raster-Sonden-Mikroskopie basieren, bereitzustellen um damit den Entwicklungsprozess von Materialsystemen für den Einsatz in Thermogeneratoren zu unterstützen.

Zu diesem Zweck sollen an der Technischen Hochschule Deggendorf hochauflösenden Analyseverfahren für die Charakterisierung und Fehleranalyse von Thermogeneratoren entwickelt werden. Dabei steht die Optimierung von Methoden der Raster-Sonden-Mikroskopie zur Bestimmung thermischer und elektrischer Eigenschaften von Materialien und Dünnschichten im Vordergrund. Die Entwicklung der Messmethoden soll durch numerische Simulationen basierend auf Finite-Elemente-Methoden begleitet werden. Neben der ortsaufgelösten Bestimmung von Materialparametern wurde ein Messplatz zur Bestimmung der makroskopischen thermischen Leitfähigkeit dünner Schichten aufgebaut. Bisher waren mit dieser Methode nur Schichten von über 300 nm Dicke messbar. Mit den im Projekt entwickelten Modifikationen am Messaufbau lassen sich bereits Schichten mit Dicken von 50 nm oder weniger untersuchen. Dazu müssen vorhandene Substrate modifiziert werden indem eine 10 nm dünne Isolierschicht (SiO2) abgeschieden wird. Darauf werden die zu untersuchenden Materialsysteme der Projektpartner abgeschieden und die Wärmeleitfähigkeit lässt sich somit bestimmen.