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18.05.2018 Seite 257 0

GRACE

Im Projekt GRACE „Developing electrical characterisation methods for future graphene electronics" werden genaue, auf die SI-Einheiten rückführbare, Messverfahren für die elektrische Charakterisierung von Graphen entwickelt.

Kontakt

Alexandra Fabricius

Laufzeit: 01.07.2017 bis 30.06.2020

Projektträger: European Metrology Association of National Metrology Institutes (EURAMET) im Rahmen des Förderprogramms „European Metrology Programme for Innovation and Research“ (EMPIR)

Projektkoordinator: Luca Callegaro (INRIM Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica)

Konsortialpartner (neben VDE|DKE):

Nationale Metrologieinstitute:

  • Instituto Nazionale di Ricerca Metrologica (INRIM), Italien
  • Centro Español de Metrología (CEM), Spanien
  • National Physical Laboratory (NPL), Großbritannien

Weitere Projektpartner:

  • Das-Nano S.L., Spanien
  • Graphenea S.A, Spanien
  • ISC International Standards Consulting GmbH & Co. KG, Deutschland
  • The University of Manchester, Großbritannien 

Projektbeschreibung

Im Projekt GRACE „Developing electrical characterisation methods for future graphene electronics" werden genaue, auf die SI-Einheiten rückführbare, Messverfahren für die elektrische Charakterisierung von Graphen entwickelt. Dabei werden sowohl Kontaktmethoden (u.a. 4-Punkt-Methode, Van-der-Pauw-Methode, Widerstands-Tomografie (ERT, Electrical Resistance Tomography) als auch kontaktlose Verfahren (u.a. Mikrowellenresonanz-Verfahren, Rastersondenmikroskopie) untersucht. Außerdem wird eine kontaktlose Methode entwickelt, die für den Einsatz in Fertigungslinien geeignet ist. Zentral dabei sind Ringversuche, bei denen die verschiedenen Methoden verglichen und mit etablierten Verfahren validiert werden.

Aufgaben der DKE

Die Hauptaufgabe der DKE liegt in der Unterstützung bei der Erarbeitung zweier Entwürfe für Technische Spezifikationen, die auf den Good Practice Guides basieren. Des Weiteren stellt die DKE den Informationsaustausch zwischen dem Projekt und dem IEC/TC 113 sowie anderen Stakeholdern (u. a. durch die Organisation von Workshops) sicher.

Projektmotivation

Graphen wurde 2004 zum ersten Mal im Labor isoliert und steht seitdem im Zentrum intensiver Forschungen. Bei dem Nanomaterial handelt es sich um eine nur eine Atomlage dicke Schicht von wabenförmig miteinander verbundenen Kohlenstoffatomen und weist unter anderem hervorragende elektrische Eigenschaften auf. Anwendungen, die vom Einsatz von Graphen profitieren könnten, reichen von flexiblen Elektroden und Displays über empfindlichere Sensoren bis hin zu Batterien. Die Herstellung großflächiger Schichten qualitativ hochwertigen Graphens mit reproduzierbaren elektromagnetischen und elektrischen Eigenschaften ist jedoch immer noch eine Herausforderung. Dies hemmt die Verwendung von Graphen in industriellen elektronischen Produkten. Auf dem Markt werden eine Vielzahl von Graphenmaterialien angeboten, die sich in ihren Eigenschaft stark unterscheiden. Daher werden genaue und reproduzierbare Charakterisierungsmethoden benötigt, die insbesondere auch in Fertigungslinien eingesetzt werden können. Diese Methoden sind zurzeit noch nicht weit genug entwickelt und Richtlinien für ihre Implementierung in einem industriellen Umfeld fehlen.

Die Standardisierung von Messverfahren zur elektrischen Charakterisierung von Graphen wurde im IEC/TC 113 bereits begonnen. Jedoch ist unklar, wie sich vor allem die fertigungstauglichen Verfahren vergleichen und gegenseitig validieren lassen.

Projektziele

Ziele des Projektes sind der Vergleich, die Verbesserung und Validierung verschiedener Messverfahren zur Charakterisierung der elektrischen Eigenschaften von Graphen sowie Zusammenarbeit mit der IEC bei der Entwicklung von entsprechenden Standards.

Die Ergebnisse dieses Projektes sollen der Industrie die genaue Messung der elektrischen Eigenschaften von Graphen ermöglichen und so den Einsatz von Graphen in Elektronikbauteilen unterstützen.

Projektergebnisse

Basierend auf den Ergebnissen werden Praxisleitfäden (GPG, Good Practice Guides) veröffentlicht, die die Anwendung der im Projekt entwickelten Verfahren beschreiben. Außerdem werden die Ergebnisse direkt in die internationale Standardisierung für das IEC/TC 113 „Nanotechnologies for electrotechnical products and systems“ einfließen. Dies geschieht zum einen durch die Mitarbeit bei bereits laufenden Aktivitäten und zum anderen durch das Initiieren neuer Technischer Spezifikationen, die auf den Good Practice Guides basieren.