15.12.2010

Leitendes Plastik

Durch Ionenimplantation kann der elektrische Widerstand von Plastikfilmen eingestellt werden.


Durch Ionenimplantation kann der elektrische Widerstand von Plastikfilmen eingestellt werden. 

Plastik ist bekannt für seine schlechte elektrische Leitfähigkeit, weshalb es als Isolator verwendet wird. Forschern der Universitäten Queensland und New South Wales in Australien ist es nun gelungen, die elektrische Leitfähigkeit von Kunststoff mittels Ionenbestrahlung deutlich zu erhöhen. Die Eigenschaften eines Plastikfilms konnten so beeinflusst werden, dass dieser eine mit einem Metall vergleichbare Leitfähigkeiten aufwies.

In der Mikroelektronik ist es ein gängiges Verfahren, die Leitfähigkeit von Halbleitern durch Ionenimplantation gezielt einzustellen. Seit den 80ern sind Versuche unternommen worden, diese Technik auf Plastikfilme zu übertragen. Jedoch mit geringem Erfolg, die Plastikfilme blieben Isolatoren. Das Forscherteam verwendete einen zur konventionellen Ionenimplantation alternativen Ansatz, der als „metal mixing“ bezeichnet wird. Dabei wurde ein dünner Metallfilm aus einer Zinn-Antimon Legierung auf der Oberfläche eines Polyetheretherketon (PEEK) Films aufgebracht. Das Metall wurde dann mit dem Zinn-Ionenstrahl in das Polymer gemischt. Mit dieser Methode gelang es, leitendes Plastik mit metallischen oder sogar supraleitenden Eigenschaften herzustellen. Zudem konnte der elektrische Widerstand über zehn Größenordnungen durch Variation der Dicke des Metallfilms, der Strahlenergie und der Stahlendosis gezielt eingestellt werden.

Abb.: Der Widerstand, aufgetragen gegen die Temperatur, der mit Zinnionen implantierten metallgemischten Polymerfilme kann über einen weiten Bereich eingestellt werden. Dies geschieht über die Energie und Dosis des Ionenstrahls, sowie die Dicken des Metallfilms. Zu zwei Kurven sind rechts Fotos der zugehörigen Proben abgebildet. (Bild: ChemPhysChem)

Um eine mögliche Anwendung zu demonstrieren, baute das Forscherteam ein Widerstandsthermometer. Im Vergleich konnte die Genauigkeit eines Standard-Widerstandsthermometer aus Platin erreicht werden. Der Vorteil des Thermometers aus dem Plastikfilm besteht darin, dass es sich um ein kostengünstiges, robustes und flexibles Material handelt.

University of Queensland/MH

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