Transparent und leitfähig

Physiker der Universität Leipzig haben in einem selbst entwickelten Verfahren dünne Schichten von Kupfer­iodid hergestellt und dabei ganz neue, bisher unbekannte Eigenschaften dieses Materials entdeckt. Sie fanden unter anderem heraus, dass die thermo­elektrischen Eigenschaften von Kupfer­iodid etwa tausendmal besser sind als die bisher bekannter, vergleichbarer Materialien. Das mache Kupfer­iodid zu einem herausragenden multi­funktionalem Material: durchsichtig, halbleitend oder hoch leitend und thermo­elektrisch aktiv. Der Stoff, der das Kupfersalz der Jodwasser­stoffsäure ist, eigne sich damit auch zur unsichtbaren Energie­erzeugung, etwa durch Körperwärme.

„Von besonderer Bedeutung ist dabei, dass Kupferiodid sowohl durchsichtig als auch ein sogenannter p-Leiter ist. In einem p-Leiter findet die elektrische Leitung durch positive geladene ‚Löcher‘ statt und nicht durch negativ geladene Elektronen. In einem thermoelektrischen Bauelement wird eine Temperatur­differenz und ein damit verbundener Wärmefluss in elektrische Energie verwandelt", erklärt der aus China stammende Nachwuchs­wissenschaftler Chang Yang vom Felix-Bloch-Institut für Festkörper­physik der Universität Leipzig, der bei den Forschungs­arbeiten federführend war. Er arbeitete mit der Technischen Hochschule Deggendorf und der Northumbria University in Newcastle upon Tyne in Großbritannien zusammen.

Die Arbeitsgruppe um Physiker Marius Grundmann von der Universität Leipzig forscht schon seit Jahren mit modernen Herstellungs- und Analyseverfahren intensiv zu den Eigenschaften des Kupferiodids. So gelang es unter anderem, die kombinierte Leitfähigkeit und Transparenz deutlich zu erhöhen. Karl Wilhelm Bädeker entdeckte um 1905 während seiner Habilitation an der Universität Leipzig Kupferiodid als weltweit ersten transparenten Leiter.

Auf der Basis der aktuellen Forschungs­ergebnisse können mit Kupferiodid nun Energie­erzeuger gebaut werden, die zum Betrieb transparenter Schalt­kreise dienen. Diese wurden auch an der Universität Leipzig entwickelt. Diese eignen sich unter anderem zur Anwendung auf Fenstern und in Displays. In den Materialien, aus denen sie bestehen, sind die Elektronen zudem viel schneller als in amorphem Silizium, dem Standard-Material für Dünnfilm-Transistoren, und die Schaltkreise daraus sind energiesparender. Die dünnen Kupferiodid-Schichten sind außerdem auf Polymer-Folie flexibel und eignen sich damit beispielsweise für die Nutzung in Kleidung, auf intelligenten Pflastern oder in biegsamen Displays.

U. Leipzig / DE