Laser

UV-Lasersysteme für Mikroelektronik und E-Mobilität

Graphen könnte die Energiedichte und die Ladeeigenschaften von Lithium-Ionen-Batterien verbessern, die u. a. in Mobilgeräten und Elektroautos eingesetzt werden. Insbesondere die UV-Photoreduktion, die auf der Belichtung mit Laserlicht in Gegenwart eines ultrahochreinen Inertgases oder im Vakuum beruht, bietet gute Aussichten in Bezug auf dessen skalierbare Fertigung.

„Das Excimer-Linienstrahlsystem ist ein Werkzeug, das es uns erlaubt, hochenergetische UV-Pulse mit präzisen Dosisregelung zu verwenden, kombiniert mit einer schnellen, großflächigen Verarbeitung“, sagt Matthias Trenn von der Abteilung Mikro- und Nanostrukturierung am Fraunhofer Institut für Lasertechnik (ILT) in Aachen. „Dies gibt uns die Möglichkeit, neuartige Funktionsschichten herzustellen, und das oft schneller als mit jedem anderen Verfahren.“

Der Excimerlaser scheint aus zwei Gründen ein ideales Werkzeug zur Reduktion von Graphenoxid zu sein. Erstens entspricht die Photonenenergie der 248-nm-Strahlung genau der Bindungsenergie zwischen Sauerstoff und Kohlenstoff. Zweitens kann die Leistung des Excimerlasers zu einem langen, homogenen Linienstrahl geformt werden. Das ermöglicht eine schnelle Belichtung großer Substrate.

Aufgrund dieser Vorteile betreibt die Gruppe Mikro- und Nanostrukturierung am Fraunhofer ILT in Zusammenarbeit mit Coherent ein Excimerlaser-basiertes System, das für großformatige Oberflächenprozesse geeignet ist. Konkret kombiniert das System einen „LEAP“-Excimerlaser (maximale mittlere Ausgangsleistung 150 W bei 248 nm) mit einer Linienstrahloptik, die einen 155 mm × 0,4 mm großen, homogenen Bearbeitungsstrahl auf der Substratoberfläche erzeugt. Durch Variation von Laserleistung, Pulswiederholrate und Scangeschwindigkeit ist dieses System in der Lage, Oberflächenprozesse gezielt einzustellen.

„Excimer-Linienstrahlsysteme haben sich bereits als Schlüsseltechnologie bei der Produktion mobiler Displays bewährt“, erklärt Ralph Delmdahl, Product Marketing Manager von Coherent. „Wir freuen uns, dass unsere Technologie auch in der E-Mobilität Akzente setzen kann.“

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