Oberflächen nach Maß
Strukturierte Hybridschichten und niedrigdimensionale Verbundwerkstoffe
Molekülbasierte Dünnschichten für neue funktionale Materialien und elektronische Anwendungen
Wir entwickeln molekülbasierte Dünnschichten und Verbundmaterialien als Grundlage für neue funktionale Schichtsysteme. Ziel ist es, komplexe Materialeigenschaften gezielt auf atomarer Ebene einzustellen und für Anwendungen in Elektronik und Sensorik nutzbar zu machen.
Molekülbasierte Materialentwicklung für Dünnschichten
- Einsatz multimetallischer molekularer Präkursoren
- Entwicklung komplexer Metalloxidmaterialien mit definierter Zusammensetzung
- Herstellung homogener Materialien bis auf atomarer Ebene
- Verarbeitung bei niedrigeren Temperaturen im Vergleich zu klassischen Verfahren
Abscheidung und Strukturierung von Schichten
- Aufbringung von Molekülen mittels Spin-, Dip- und Drop-Coating
- Kontrolle der Adsorptionseigenschaften durch gezielte Derivatisierung
- Aufbau funktionaler molekularer und hybrider Dünnschichten
- Entwicklung niedrigdimensionaler Verbundwerkstoffe
Funktionale Eigenschaften und Materialverhalten
- Untersuchung von elektrischen und schaltbaren Eigenschaften
- Analyse der Leitfähigkeit und funktionalen Performance
- Umsetzung molekularer Vorstufen in metalloxidische Dünnschichten
- Entwicklung neuer Materialsysteme für elektronische Anwendungen
Beitrag zur Entwicklung schaltbarer Materialsysteme
- Verbindung von molekularer Chemie und Dünnschichttechnologie
- Brücke zwischen molekularen Bausteinen und funktionalen Oberflächen
- Grundlage für weiterführende Arbeiten an schaltbaren Materialien
- Beitrag zu neuen Ansätzen in Elektronik, Sensorik und Computing
Projekte
Koordinationscluster mit oktaedrischer Geometrie als Grundlage für hochgeordnete gemischtmetallische Oxidschichten mit ausgeprägten memristiven Eigenschaften
Übergangsmetall-Oxidschichten sind zentral für memristive Speicher, deren Leitfähigkeit durch Valenzwechsel der Metallzentren zur Informationsspeicherung genutzt wird. Im Projekt „House-of-Oxides“ werden multimetallische Oxidschichten aus organisch funktionalisierten, hexanuklearen Zr6- und Ce6-Oxo-Clustern als Niedertemperaturpräparate (≤300 °C) erzeugt, wobei die thermische oder photochemische Entfernung der Organik phasenreine, gleichmäßig durchmischte Metalloxidschichten liefert. Dieses Verfahren bietet eine verbesserte Energiebilanz und Kontrolle über Zusammensetzung und Oxidphasen im Vergleich zu klassischen Hochtemperaturprozessen.
Gefördert durch DFG (Sachbeihilfen)
Aufbau kovalenter Polyoxometallat-Netzwerke (CPNs) auf Oberflächen als alternative Datenspeichermaterialien
Übergangsmetall-Oxidschichten sind zentral für memristive Speicher, deren Leitfähigkeit durch Valenzwechsel der Metallzentren zur Informationsspeicherung genutzt wird. Im Projekt „House-of-Oxides“ werden multimetallische Oxidschichten aus organisch funktionalisierten, hexanuklearen Zr6- und Ce6-Oxo-Clustern als Niedertemperaturpräparate (≤300 °C) erzeugt, wobei die thermische oder photochemische Entfernung der Organik phasenreine, gleichmäßig durchmischte Metalloxidschichten liefert. Dieses Verfahren bietet eine verbesserte Energiebilanz und Kontrolle über Zusammensetzung und Oxidphasen im Vergleich zu klassischen Hochtemperaturprozessen.
Gefördert durch DFG
Koordinationscluster mit oktaedrischer Geometrie als Grundlage für hochgeordnete gemischtmetallische Oxidschichten mit ausgeprägten memristiven Eigenschaften
Übergangsmetall-Oxidschichten sind zentral für memristive Speicher, deren Leitfähigkeit durch Valenzwechsel der Metallzentren zur Informationsspeicherung genutzt wird. Im Projekt „House-of-Oxides“ werden multimetallische Oxidschichten aus organisch funktionalisierten, hexanuklearen Zr6- und Ce6-Oxo-Clustern als Niedertemperaturpräparate (≤300 °C) erzeugt, wobei die thermische oder photochemische Entfernung der Organik phasenreine, gleichmäßig durchmischte Metalloxidschichten liefert. Dieses Verfahren bietet eine verbesserte Energiebilanz und Kontrolle über Zusammensetzung und Oxidphasen im Vergleich zu klassischen Hochtemperaturprozessen.
Gefördert durch DFG (Sachbeihilfen)
Publikationshighlights
M. Moors, I. Werner J. Bauer, J. Lorenz, K. Y. Monakhov
Multistate Switching of Scanning Tunnelling Microscopy Machined Polyoxovanadate–Dysprosium–Phthalocyanine Nanopatterns on Graphite
Nanoscale Horiz. 9 (2024) 233–237, 10.1039/D3NH00345K
Erstmals werden stabile, multilevel-schaltbare Monolagen von Polyoxometallaten (POMs) gebildet, die bei Raumtemperatur elektronisch in höher geladene Zustände überführt werden können. Die reaktiven zweidimensionalen Monolagen basieren auf vollständig oxidierten Dodecavanadat-Käfigen (POV12), die mit Dy(III)-dotierten Phthalocyanin-(Pc)-Makrozyklen funktionalisiert sind und eine Face-on-Anordnung auf hochorientiertem pyrolytischem Graphit (HOPG) einnehmen. Die Schichten lassen sich mittels Rastertunnelmikroskop (STM) lithographisch zu Strukturen mit Flächen von 30–150 nm2 bearbeiten.
M. Seiß, J. Lorenz, S. Schmitz, M. Moors, M. Börner, K. Y. Monakhov
Synthesis and Structures of Cobalt-Expanded Zirconium- and Cerium-Oxo Clusters as Precursors for Mixed-Metal Oxide Thin Films
Dalton Trans. 53 (2024) 8454–8462, 10.1039/d4dt00328d
Zur Entwicklung umweltfreundlicherer Alternativen zur CMOS-Technologie werden neue Materialien für energie- und ressourceneffizienten Elektronentransport und Schaltprozesse benötigt. In dieser Arbeit wurden erstmals stimuliresponsive Mischmetalloxid-Dünnfilme aus lösungsprozessierten molekularen Vorstufen unter vergleichsweise milden Bedingungen hergestellt. Heterometallische Koordinationskomplexe mit Zr–Co- bzw. Ce–Co-Kernen zeigen geeignete Stabilität und können auf Gold- und Siliziumoberflächen abgeschieden werden, wodurch sie als molekulare Präkursoren für atomar präzise Mischmetalloxid-Dünnfilme in zukünftigen elektronischen Materialien dienen könnten.
Ausstattung
Ossila Spin Coater Advanced: Zur Herstellung von Dünnschichten auf Wafer-Substraten von 1x1 cm bis 3' Wafer.
Muffelofen: Zur thermischen Zersetzung von Präkursoren um neuartige Metalloxidschichten aufzubauen.
Novascan UV/Ozonreiniger: Zum entfernen organischer Kontaminationen auf Wafern vor der Verwendung.
Themen Promotions- Master- und Bachelorarbeiten
Synthese multimetallischer Präkursor für die Herstellung Metalloxidischer Dünnschichten
Optimierung und Vergleich zwischen thermischer und photolytischer Zersetzung von metallorganischen Clustern
Einbettung und Charakterisierung vom Polyoxovanadaten in flexible Polymerschichten
Ansprechpartner:
