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Kontakt zum Fachbereich
Lehrstuhl Werkstoffe der Mikrotechnik
Prof. Dr.-Ing. Alfred Ludwig
Institut für Werkstoffe/Werkstoffe der Mikrotechnik, RUB
Alfred.Ludwig@rub.de
Tel. 0234/32-27492
Dem Zufall auf die Sprünge helfen
Entwicklung neuer Werkstoffe durch Hochdurchsatzexperimente mit Materialbibliotheken
Um komplexe Höchstleistungswerkstoffe zu entwickeln, kann sich die Forschung nicht auf Zufallsfunde verlassen. RUB-Werkstoffwissenschaftler stellen daher gezielt eine hohe Anzahl verschiedener Legierungen aus drei oder mehr Ausgangsstoffen in einem Experiment her und untersuchen die so entstehenden Materialbibliotheken automatisiert mit Hochdurchsatzmethoden. Die Chancen für die Erfindung neuer Werkstoffe stehen gut: Nur ein Bruchteil der möglichen Kombinationen nutzbarer Ausgangsstoffe ist bislang bekannt und erforscht.
Um möglichst viele Kombinationsmöglichkeiten von mehreren Ausgangsstoffen untersuchen zu können, stellen die Forscher in einer sog. Sputter-Anlage Materialbibliotheken her. Die Ausgangsstoffe, die in der Anlage als Feststoff vorliegen, werden dabei mit Argon-Ionen beschossen. Sie schlagen Atome aus dem Feststoff heraus, die sich dann durch das in der Anlage aufrecht erhaltene Plasma in Richtung eines Trägermaterials (Substrat, z.B. Silizium-Wafer) bewegen und sich darauf niederschlagen. Die Quellen der Ausgangsstoffe sind leicht geneigt, so dass sich auf dem Wafer eine Schicht mit abnehmender Dicke bildet. Je nachdem ob man alle Quellen gleichzeitig oder hintereinander nutzt, erzielt man unterschiedliche Ergebnisse. Die Materialbibliothek wird dann Stück für Stück mit Hochdurchsatzmethoden untersucht. So lassen sich viel versprechende Materialkombinationen schnell identifizieren.
English abstract
High-throughput and combinatorial materials science concepts for materials discovery and development are discussed. Thin film materials libraries are fabricated by advanced magnetron sputter deposition processes and by using micro-machined tools. The libraries are characterized with automated screening methods for their properties of interest. Examples for binary, ternary and quaternary shape memory materials systems are given.
