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Zusammenfassung
In den Materialwissenschaften und der Technologie sind Dünnfilme allgegenwärtig. Dabei eignet sich besonders die Methode der gepulsten Laserabscheidung (PLD, für „pulsed laser deposition“) für die Herstellung von Oxidmaterialien mit komplexer chemischer Zusammensetzung. In diesem Kontext müssen allerdings zwei Fälle genannt werden, in welchen die Umsetzung von PLD auf ihre Grenzen stösst. Dies ist der Fall, wenn Stickstoff partiell in die Kristallstruktur von Oxidfilmen eingebaut werden soll. So ist die Fabrikation von solchen Oxynitriden, relevante Materialien für die Erzeugung von Wasserstoff durch solare Wasserspaltung, anspruchsvoll. Eine weitere Herausforderung in PLD besteht, wenn die Zusammensetzung der Filme einen hohen Gehalt an leichten Elementen aufweisen soll. Ein Beispiel hier ist der erschwerte Einbau von Lithium, dem drittleichtesten Element, in Dünnfilme.
Erwartungshorizont / Erwartete Ergebnisse
Unser Interesse besteht darin, die limitierenden Faktoren der Dünnfilmherstellung ausfindig zu machen und zu umgehen, um sowohl Oxynitridfilme, als auch Filme mit einem hohen Lithiumgehalt zu erzeugen.
Bei Oxynitridfilmen besteht grosses Interesse, deren grundlegende Materialeigenschaften besser zu verstehen, um die Effizienz dieser Photokatalysatoren zu erhöhen. Lithium-haltige Materialien, besonders als Elektrolyten, gelten als wichtige Ausgangsstoffe für kleinformatige Feststoffbatterien.
Gesellschaftsrelevanter, wissenschaftlicher Hintergrund
Wasserstoff, welcher mittels Sonnenenergie durch Wasserspaltung erzeugt wird, gilt als emissionsarmer, erneuerbarer Kraftstoff, bei dessen Umwandlung in Energie lediglich Wasser als Produkt anfällt.
Miniaturisierte Feststoffbatterien werden entsprechend dem «Ein-Chip-System» als integrierte Schaltkreise entwickelt, welche letztlich auf sichere Art als tragbare, biomedizinische Implantate genutzt werden könnten.
Stichwörter
Photoelektrochemische Wasserspaltung, Plasmaeigenschaften, Mikrobatterien, Lithium-haltige Feststoffelektrolyte, gepulste Laserabscheidung, Oxynitride
22. April 2022