Forscher streben Prozessentwicklung für die Serienfertigung innovativer Produkte aus 2D-Nanomaterialien an

AIXTRON SE (FSE: AIXA; NASDAQ: AIXG), ein weltweit führender Hersteller von Depositionsanlagen für die Halbleiterindustrie, erforscht im Rahmen des Projekts „HEA2D“ gemeinsam mit fünf Partnern die Herstellung, Eigenschaften und Anwendungen von 2D-Nanomaterialien.

2D-Materialien, eingebunden in massentaugliche Fertigungsverfahren haben das Potential, integrierte und systemische Produkt- und Produktionslösungen zu schaffen, die sozial, ökonomisch und ökologisch nachhaltig sind. Mit Hilfe von 2D-Materialien lassen sich sowohl der Klimawandel, eine umweltverträgliche und bezahlbare Energieversorgung und Mobilität sowie eine wachsende Ressourcenverknappung adressieren als auch neue, innovative Lösungen erarbeiten. Obwohl im Labor das Potential dieser neuen Materialklasse mit wachsender Dynamik für immer mehr Anwendungen nachgewiesen wird, scheitert eine großvolumige Herstellung der mittels 2D-Materialien funktionalisierten Produkte bislang noch an der fragmentierten Fertigungskette. Aus diesem Grund führte die Materialinnovation der 2D-Materialien in der Praxis auch noch zu keinen wichtigen Produktinnovationen.

Im Rahmen des Verbundvorhabens HEA2D wird eine durchgängige Verarbeitungskette, bestehend aus verschiedenen Abscheideverfahren für 2D-Materialien, Verfahren für den Transfer auf Kunststofffolien sowie der massentauglichen Integration in Kunststoffkomponenten erforscht. Partner von AIXTRON bei der Umsetzung in der Anlagentechnik und der Integration in Kunststoff-Formteile sind das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie (IPT), die Coatema Coating Machinery GmbH (Coatema) und das Kunststoff-Institut Lüdenscheid (K.I.M.W.). Unterstützt werden die Arbeiten von den Lehrstühlen für „Werkstoffe der Elektrotechnik“ (Universität Duisburg-Essen) und „Graphen-basierte Nanotechnologie“ (Universität Siegen) hinsichtlich der Nanoanalytik sowie der Entwicklung von Prototyp-Bauelementen.

Die Ergebnisse des Projektes werden über bestehende Kooperationen der Verbundpartner weltweit interessierten Unternehmen mit dem Ziel nahegebracht, bereits in einem frühen Entwicklungsstadium Anregungen von Endanwendern in die Fertigungskette zu integrieren. Hierfür wird die Plattform der Fachgruppe "Graphen und 2D-Materialien" sowie das Cluster „Kunststoffland NRW“ in Nordrhein-Westfalen genutzt.

Ein Schwerpunkt des Teilprojekts von AIXTRON liegt auf der Erforschung von (MO)-CVD Prozessen und -Anlagentechnik für die Abscheidung von optisch aktiven 2D-Halbleitermaterialien wie Molybdän-Wolfram (Mo,W), Selen-Schwefel (Se,S) und Graphen. Darüber hinaus wird mit den Projektpartnern ein Rolle-zu-Rolle Anlagen-Konzept zur Synthese und zum Transfer von Graphen erarbeitet. Zur effizienten Realisierung einer Demonstrationsanlage, die einen Kernpunkt der Innovationen von HEA2D darstellt, werden Voruntersuchungen, vor allem in Bezug auf eine geeignete Quellenchemie, auf einem bestehenden System im Applikationslabor von AIXTRON durchgeführt. Auf Grundlage der Erkenntnisse wird die Anlagentechnik weiterentwickelt. Mit den Partnern werden Demonstratoren auf Basis der 2D-Halbleitermaterialien hergestellt.

„HEA2D“ wird durch Mittel des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) 2014-2020 gefördert.

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• www.efre.nrw.de

• www.wirtschaft.nrw.de

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