Innovation Lab - Thinking works

Ultrahochvakuum-Apparatur „Cluster-Tool“

Kernstück des Kompetenzzentrums Analytik im Laborbereich des InnovationLab ist eine Ultrahochvakuum-Apparatur (Cluster-Tool), in der Schichtsysteme mit aufgedampften organischen Dünnfilmen ohne problematische Vakuumunterbrechungen und kritische Probentransfers studiert werden können. Es ist geplant, dass die Apparatur Komponenten zur Probenpräparation via thermischer Verdampfung und Analytikmethoden für die Charakterisierung dieser Proben bereitstellt. Bei den Analytikmethoden handelt es sich um Methoden der Photoelektronenspektroskopie (XPS, UPS, IPES), Rastersondenmethoden (AFM, SKP), Rasterelektronen-Mikroskopie (REM) und Infrarotspektroskopie (IR). Nach Bedarf kann das Clustertool an freien Ports um ergänzende Analytik- bzw. Präparationsverfahren erweitert werden.

 

Ultrahochvakuum-Apparatur „Cluster-Tool“

Erforschung grundlegender physikalisch-
technischer Fragestellungen

Die geplanten Experimente werden helfen mittels aussagestarker Analytik an hochgradig definierten Proben grundlegende physikalisch-technische Fragestellungen der organischen Elektronik zu lösen. Durch die Kooperation verschiedener spezialisierter Arbeitsgruppen vor Ort wird ein unmittelbarer und damit effizienter wissenschaftlicher Austausch erfolgen können, so dass sich mit dem Cluster-Tool ein Kompetenzzentrum für die Analytik organischer Funktionsschichten entwickeln wird.

Die Clusteranlage ermöglicht die Erforschung der bauteilrelevanten Eigenschaften von organischen Halbleitern. Dazu sollen zunächst Methoden zur Analyse der elektronischen Struktur, Methoden zur Analyse der Morphologie und Methoden zur Analyse der chemischen Bindungszustände und Phononenstruktur kombiniert werden. Die dabei verwendeten Analyseverfahren werden in ein UHV-Gesamtsystem integriert.

 

 

 

 

 

Erforschung grundlegender physikalisch-technischer Fragestellungen

Höchste Probenvergleichbarkeit durch
Ultrahochvakuum

In der Ultrahochvakuum-Apparatur können Proben über ein Transfersystem in die verschiedenen Analyseeinrichtungen eingebracht werden, so dass ein Höchstmaß an Probenvergleichbarkeit erzielt wird. Um reproduzierbare und durch Verunreinigungen über den erforderlichen Messzeitraum unverfälschte Aussagen zu erhalten, wird das Gesamtsystem durch Turbopumpen bzw. Ionengetterpumpen auf einen Basisdruck von <10-10 mbar evakuiert.

 

 

 

 

 

Höchste Probenvergleichbarkeit durch Ultrahochvakuum

Nasschemische Präparation von
Grenzflächen

Für nasschemisch zu präparierende Grenzflächen wird eine Glovebox eingesetzt, um intrinsische Schichten unter Schutzgas aus Lösung zu deponieren. So kann der Einfluss von Umweltgasen wie z. B. O2 und H2O auf e.g. Dotierung und Degradation durch entsprechende Exposition während bzw. nach der Prozessierung gezielt vermieden oder auch herausgearbeitet werden. Hierdurch lassen sich Vorgaben für die technische Umsetzung organischer Bauelemente erarbeiten, die unter anderen experimentellen Randbedingungen entwickelt werden.

 

 

 

Nasschemische Präparation von Grenzflächen

Abscheidung bauteilrelevanter
Schichtsysteme

Um bauteilrelevante Schichtsysteme abscheiden zu können, ist die Integration von unterschiedlichen Depositionskammern mit jeweils spezifischen Materialien erforderlich. Es sind zunächst drei Aufdampfkammern (zwei für organische Materialien in Kombination mit Metalloxiden und eine für Metalle) vorgesehen, die über ein automatisiertes Handlersystem miteinander verbunden werden.

 

 

 

Abscheidung bauteilrelevanter Schichtsysteme