Trick erleichtert Fehlersuche für 2D-Materialien

Lichtreflex: Neues Verfahren macht einfach Defekte sichtbar.

Bild: MRI, psu.edu

2D-Materialien wie Graphen sind Hoffnungsträger für noch kompaktere, effizientere Elektronik. Doch wäre es wichtig, bei den atomdünnen Materialschichten schnell prüfen zu können, ob sie möglichst frei von Fehlern sind und sich daher auch tatsächlich für den Einsatz in komplexen Geräten eignen. Forscher an der Pennsylvania State University (Penn State) haben nun ein Verfahren vorgestellt, das Materialdefekte schnell und genau sichtbar macht.

Effiziente Fehlersuche

Nur ein Atom dicke Materialien, von denen Graphen das bekannteste ist, haben großes Potenzial in vielen Bereichen, unter anderem der Elektronik. Doch braucht es dafür sehr hochwertige Materialschichten. "Die Leute haben Schwierigkeiten, 2D-Materialien ohne Defekte herzustellen", weiß Mauricio Terrones, Physikprofessor an der Penn State. Daher wäre es wichtig, 2D-Schichten schnell auf Materialfehler zu prüfen, um zu sehen, ob sie auch tatsächlich gut genug für den Einsatz in Elektronik-Anwendungen sind. Das neue Verfahren erlaubt eben diese zügige Prüfung.

Für ihrem Ansatz nutzen die Forscher ein Phänomen, bei dem auf eine Oberfläche fallendes Licht mit doppelter Frequenz reflektiert wird. Das kombinieren sie nach eigenen Angaben erstmals mit Dunkelfeld-Mikroskopie, bei der überschüssiges Licht herausgefiltert wird. Dadurch sind wichtige Details - in diesem Fall Materialfehler - auf dunklem Hintergrund viel klarer zu erkennen als bei herkömmlicher Bildgebung. Damit werden auch Defekte sichtbar, die sich bislang nicht einfach nachweisen ließen.

Einfach zu Atom-Details

Die Herausforderung bei der Suche nach Materialdefekten in 2D-Materialien ist deren Winzigkeit. "Die Kristalle bestehen aus Atomen und die Fehler in Kristallen - wenn Atome an der falschen Stelle sind - sind auch atomgroß", erklärt Vincent Crespi, Penn-State-Professor für Physik, Matrialwissenschaft und -technik sowie Chemie. Normalerweise wäre also teure, langsame Elektronenmikroskopie für den Nachweis nötig. Die neue Methode ist im Vergleich dazu schnell und leicht zugänglich, da sie einfach ein optisches Signal nutzt, das die Materialfehler verursachen, um die Struktur des 2D-Materials zu erkunden.

Quelle: www.pressetext.com/Thomas Pichler