Neue Lösungen für transparente Kontaktelektroden

Transparente Kontaktelektroden werden heute überall eingesetzt, in Flachbildschirmen, Solar-Modulen oder in den neuen organischen Leuchtdioden-Anzeigen. In der Regel bestehen sie aus Metalloxiden wie In₂O₃, SnO₂, ZnO and TiO₂.

Doch da Rohstoffe wie Indium immer teurer werden, suchen Forscher nach alternativen Lösungen. Dr. Klaus Ellmer, Wissenschaftler am HZB, hat in einem Übersichtsartikel im renommierten Wissenschaftsjournal Nature Photonics Vor- und Nachteile von etablierten und neuen Materialien für solche Kontaktelektroden ausgeleuchtet.

Dabei haben Nanostrukturen aus Metallen (Ag oder Cu) oder Kohlenstoff interessante Eigenschaften, die durch weitere Forschung nutzbar gemacht werden könnten. Auch die Kohlenstoff-Modifikation Graphen könnte sich als transparente Kontaktelektrode eignen, weil Graphen nicht nur durchsichtig, sondern auch extrem leitfähig ist. Diese Eigenschaften hängen ebenfalls mit dem Aufbau des Materials zusammen: Graphen besteht aus nur einer Lage von Kohlenstoff-Atomen, die sich zu einem sechseckigen „Bienenwaben“-Gitter anordnen; in den zwei Dimensionen dieser Ebene können sich die Elektronen fast frei bewegen.
„Solche neuen Materialien können mit konventionellen Lösungen kombiniert werden oder auch ganz neue Einsatzgebiete erobern“, meint Ellmer. Dazu müssen Forschungsteams jedoch noch Lösungen für bekannte Probleme, zum Beispiel Kurzschlüsse, bei Nanostrukturen finden und die Transportmechanismen weiter aufklären. Interessant wäre auch, ob sich solche zweidimensionalen „Elektronengase“ noch in anderen Materialien als dem bekannten Graphen bilden. Über den Erfolg wird am Ende entscheiden, ob die neuen Materialien auch im praktischen Einsatz dauerhaft stabil funktionieren und wie günstig sie sich herstellen lassen.

Der Beitrag von Klaus Ellmer ist am 30. November online in Nature photonics erschienen, doi:10.1038/nphoton.2012.282