WO2013144138A2 - Verfahren zur herstellung eines elektrischen bauteils, kodepositionsanlage und elektrisches bauteil - Google Patents

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Rasmus SCHRÖDER
Martin PFANNMÖLLER
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    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the invention relates to a method for producing an electrical component according to the preamble of claim 1.
  • the invention additionally relates to a code position system according to claim 1 0 for the manufacture of an electrical component and an electrical component according to claim 1 1, which is produced by such a method.
  • the invention relates to the field of deposition of thin films on a substrate, wherein at least one thin film is formed of at least two different materials.
  • Such methods are used, for example, in the field of semiconductor device fabrication, e.g. B. for the production of organic light emitting diodes.
  • Other types of electrical components can also be manufactured using such methods.
  • the invention has for its object to provide a method for producing an electrical component having at least one substrate and at least one arranged on the substrate coating of at least two different materials, which are deposited in a common deposition process on the substrate, by the electrical Components can be manufactured with improved compared to known components operating characteristics. Furthermore, an electrical component with improved operating characteristics is to be specified. Operating characteristics of an electrical component are, for example, the electrical power loss, concomitant with the electrical efficiency, the usable operating temperature range of the electrical component and other extended applications for the electrical component.
  • the object is achieved according to claim 1 by a method for producing an electrical component which has at least one substrate and at least one coating arranged on the substrate of at least two different materials which are deposited on the substrate in a common deposition process, wherein thread-like structures of a second deposited material are formed in a first deposited material during the deposition process, wherein one or more nucleation parameters of the second material in forming the thread-like structures in the first material by one or more process parameters according to a desired, by the manufacturer Setting process to be generated desired shape of the thread-like structures of the second material to be controlled.
  • the invention is based on a completely new knowledge about the possibilities of material separation in common deposition processes. Previously, it was assumed that the different materials deposited on the substrate mix homogeneously. It has now been found that can be generated by the control determim mter parameters of the deposition process targeted in homogeneous structures, in particular thread-like structures, eg.
  • a phase separation in the code position of the two different materials on the substrate can be influenced in a targeted manner, so that in the course of the deposition process filament-like structures are obtained may also be referred to as fibrous structures can be produced with different training, for. B. in terms of diameter and distance from each other.
  • the control tion of the process parameters can z. B. by a suitably programmed electronic control device.
  • the thread-like structures in the form of filaments to grow thread-like on the substrate during the deposition process in the first material which serves as matrix material for the second material.
  • the thread-like structures are first generated during this growth process.
  • the thread-like structures are produced in the course of the deposition process by a phase separation during the codeposition of the first and the second material on the substrate.
  • one or more nucleation parameters of the second material, as indicated in claim 1 can be controlled.
  • the electrical conductivity of the electrical component produced according to the invention can be specifically influenced in a desired direction. It has been found that through the thread-like structures, the electrical conductivity can be significantly reduced in the direction in which the individual thread-like structures or filaments extend, ie. H . based on the illustration in Figure 2, for example, in vertical Direction. By contrast, the electrical conductivity in the horizontal direction is essentially unaffected by the thread-like structures. So z. B. with suitable admixture of the second material, according to the volume proportions given below, an approximately increased by the factor of 1 00 conductivity in the vertical direction can be achieved in comparison to the conductivity in the horizontal direction.
  • One or more nucleation parameters of the second material may be controlled by one or more of the following process parameters when forming the threadlike structures in the first material, thereby providing, as it were, the matrix for the second material:
  • the deposition rate also called the deposition rate
  • the deposition rate can be controlled separately, for example, only for one material or for the first and the second material and optionally the third material. Also advantageous is a control of the ratio of the deposition rates of second different materials to each other.
  • the deposition process can be realized, for example, by known types of deposition processes such as vapor deposition, sputtering, laser ablation or gas phase deposition methods such as OVPD (organic vapor phase deposition) or CVD (chemical vapor deposition).
  • the deposition process takes place in a vacuum. This has the advantage that the materials to be deposited on the substrate can be deposited on the substrate undisturbed by external influences and without mixing with particles from the atmosphere.
  • the invention can be carried out in particular under vacuum conditions according to the usual definition, ie with a residual pressure of at most 300 mbar. It is also advantageous to carry out the process in a fine vacuum (HV), in an ultra-high vacuum (UHV) or in an extremely high vacuum (XHV).
  • substrate pretreatment which can be controlled, refers to the pretreatment of the substrate prior to the actual deposition process.
  • substrate pretreatment certain substrate properties can be specifically influenced to control the formation of the thread-like structures, such as the These process parameters can be controlled, for example, on a substrate pretreatment device, such as, for example, in the case of SAMs (SAM-self-assembled monolayer) or in the case of a plasma system.
  • the substrate can also be irradiated with a radiation source, for. B. with infrared or ultraviolet radiation.
  • a radiation source for. B. with infrared or ultraviolet radiation.
  • the light color or fundamental frequency of the electromagnetic radiation, the radiation intensity or certain modulation parameters of the radiation output can be influenced as radiation properties of the radiation source.
  • a radiation source all possible types of radiation sources can be used, for.
  • light sources microwave sources or X-ray sources. It is also possible to combine several radiation sources of the same or different types.
  • the deposition process can also be carried out in particular with a low-pressure separation plant, for B. using the previously mentioned vapor deposition in the form of OVP D or CVD.
  • operating parameters of the low-pressure deposition unit can be selectively controlled in order to influence the formation of the threadlike structures.
  • the term of Niederbuchabscheidungsstrom or the negative pressure includes all types of negative pressure, including only a slight reduction in pressure relative to the atmospheric pressure and no real vacuum.
  • a carrier gas stream eg., Nitrogen, argon
  • the process can be carried out at a vacuum of about 1 0 '2 bar.
  • the process parameters, inter alia, the vacuum-negative pressure and / or the heating temperature of the material container, the carrier gas, the heated tubes and the heated showerhead can be controlled.
  • the properties of the carrier gas used for transporting the respective material to be deposited on the substrate are available in gas phase end position methods.
  • the type of carrier gas can be chosen differently, in particular different carrier gases to m transport of different materials, d. H. of the first, second and optionally third material. Gas mixtures can also be used.
  • the first, the second and / or the third material may be either an organic or an inorganic material, depending on the type of electrical component to be produced.
  • Advantageous is the use of at least one organic material see, z. B. as a first material, and at least one inorganic material, for. B. as a second or third material.
  • CBP 4,4-N, N-dicarbazole-biphenyl
  • TCTA 4,4 ', 4 "-tris (carbazol-9-yl) -triphenylamine
  • terial Mo0 3 mobdenum (VI) oxide
  • W0 3 tungsten (VI) oxide
  • As a third material can z. B. W0 3 are used.
  • the second and the third material is an inorganic material
  • the first material is an organic material
  • the first and second materials are deposited in different concentrations on the substrate, e.g. with 90% by volume of the first material and 10% by volume of the second material.
  • the second material is deposited in a concentration of at least 1 vol .-% - proportion of the final product, in particular at least 5 vol .-%. It has been found that lower concentrations of the second material do not cause significant anisotropy of the electrical conductivity in the manufactured electrical component. With a volume fraction of the second material of at least 1% and at least 5%, significant anisotropy can be observed, i. the electrical conductivity of the electrical component produced in the direction of the thread-like structures is considerably higher (eg factor 1 00) than the vertical conductivity which is measured in the vertical direction, e.g. B. in the section shown in Figure 2 between the layers 4th
  • the substrate may e.g. be a glass substrate, optionally coated with an ITO layer (ITO - indium tin oxide).
  • ITO layer ITO - indium tin oxide
  • the main extension direction of the thread-like structures extends from the substrate in the direction of the surface of the coating opposite to the substrate.
  • the thread-like structures may extend through the entire coating or only part of the coating.
  • the temperature of the substrate can be brought to a certain value during the deposition process, for example by means of a heating and / or cooling device, which is determined in accordance with a desired, to be generated by the manufacturing process Sollform the thread-like structures of the second Materi-, for example by a electric heating coil or by heating the substrate on the surface to which the deposited materials are to be deposited, by means of a heat radiator, in particular by means of a laser.
  • the deposition rate can z. B.
  • the heating temperature of a respective container in which the first, second and the third material is arranged for depositing are influenced. It has z.
  • each of the mentioned process parameters is determined in accordance with a desired desired shape of the thread-like structures of the second material to be produced by the production process.
  • an electronic control device for the control of the process parameters, which automatically controls one or more of the process parameters according to the desired shape of the thread-like structures to be generated, for.
  • the heating and / or cooling device of the substrate or a heating device of a respective container in which the first, second or third material to be deposited is arranged for depositing is automatically controlled by the electronic control device.
  • the temperature of the substrate is determined the higher, the greater the distance of the thread-like Structures of each other and / or the thickness of the thread-like structures to be generated.
  • the thickness of the thread-like structures is understood in a completely homogeneous thread-like structure of the diameter. Since completely homogeneous thread-like structures are difficult to produce, the thickness designates the mean diameter of the thread-like structures. Accordingly, the distance of the thread-like structures from each other denotes the average distance. So it is z.
  • an electrical component which is to be used as a thermoelectric generator it is advantageous to deliberately produce thread-like structures of very small thickness such that the generated thread-like structures are so thin that no phonons are transported therein can.
  • the deposition rate is determined to be the lower the greater the distance between the threadlike structures from one another and / or the thickness of the threadlike structures is to be produced.
  • the common deposition process of the first and the second material is carried out together with at least one third material deposited on the substrate, which differs from the first and second deposited material.
  • the second deposited material is an electron conductor material and the third deposited material is a hole conductor material.
  • the third deposited material controls one or more nucleation parameters of the second deposited material in forming the threadlike structures in the first material. By means of the third material can be used as nucleation z. B. the distance of the thread-like structures from each other and / or the thickness of the thread-like structures are controlled.
  • the third deposited material completely or partially dissolves the threadlike structures formed by the second deposited material. This allows additional insulation effects of the thread-like structures compared to the matrix material, d. H. the first material, created or influenced.
  • the invention relates according to claim 1 0 a Kodepositionsstrom, which is adapted for the production of an electrical component in which at least two different materials are deposited in a common deposition process on a substrate, the Kodepositionsstrom container for the first and the second material and, if available comprising third material and an electronic control device adapted to carry out a method of the kind previously described.
  • the invention also relates, according to claim 1 1, to an electrical component having at least one substrate and at least one coating arranged on the substrate of at least two different materials, produced by one of the methods described above.
  • an electrical component is understood in the framework of this application, each component that is operated with electrical energy, such as. B. semiconductor devices or other electronic components.
  • the electrical component is produced as a flexible film or attached to such a film.
  • the invention relates to a converter for thermoelectric and / or electrothermal conversion, a field effect transistor, a light-emitting Component or a solar cell, each having at least one electrical component of the type described above.
  • the converter for thermoelectric and / or electrothermal conversion either converts heat into electrical energy or electrical energy into heat, or is set up for both types of energy conversion. It can be designed, for example, as a thermoelectric generator or Peltier element.
  • the light-emitting component may, for. B. be designed as a light emitting diode, in particular as an organic light emitting diode.
  • the solar cell can be designed in particular as an organic solar cell.
  • Figures 6 and 7 further embodiments of thread-like structures of a second material in the first material
  • Figure 9 an arrangement of electrical components on a flexible film.
  • the Kodepositionsstrom 1 0 shows a schematic representation of a Kodepositionsstrom 1 0 in the form of a Koverdampfungsstrom, ie a system for the common evaporation of two or more different materials.
  • the Kodepositionsstrom 1 0 has a hermetically sealable housing 1 1, in which a vacuum can be generated.
  • three containers in the form of storage pans 1 2, 1 3, 1 4 are arranged, in which to be vaporized Ma Materials 1, 2, 3 (not shown) can be filled.
  • the storage crucibles 12, 13, 14 are each provided with their own heating device 23, 24, 25, which is shown in Figure 1 in the form of a Walkeris. By means of the heating device 23, 24, 25, the material in the storage crucible 12, 13, 14 respectively located material can be heated to the extent that it evaporates.
  • the storage crucibles 12, 13, 14 are also each provided with a rotatable shutter 20, 21, 22, with which the respective storage crucibles 12, 13, 14 can be completely or partially closed.
  • the shutters 20, 21, 22 can be actuated by electric motors, for example. By means of the shutters 20, 21, 22, the discharge amount of the material in the respective storage crucible 12, 13, 14 and thus the deposition rate can be influenced.
  • a substrate 6 is arranged, which can be attached to a holder 19.
  • the substrate 6 has e.g. a glass layer 7 and an ITO layer 8 arranged thereon as an electrical contact surface.
  • the first and the second material 1, 2 and, if present, also the third material 3 are deposited in a common deposition process.
  • the holder 19 has a heating and / or cooling device which is set up to heat or cool the substrate 6.
  • light sources 15, 16, e.g. Laser, lamps or IR emitters arranged within the housing 11, as further heating means.
  • the substrate 6 can also be specifically heated by the light sources 15, 16 on the side to be coated.
  • the shutters 20, 21, 22 and the heating devices 23, 24, 25 of the storage pan 12, 13, 14, the heating and / or cooling device of the holder 19 and the light sources 15, 16 are via electrical lines 18 with an electronic control device 17 connected.
  • the electronic control device 17 controls according to predetermined methods, the said shutter 20, 21, 22, the Heating means 23, 24, 25, the heating and / or cooling device and the light sources 1 5, 1 6 such that, for example, the temperature of the substrate 6 and the deposition rate of the first, second and / or third material 1, 2, 3 in accordance with a desired, to be generated by the manufacturing process desired shape of thread-like structures of the second material in the first material is predetermined.
  • the electronic control device 1 for example, a control software in the form of a computer program.
  • FIG. 2 shows a side sectional view of a layer 4 of the first material 1 produced on the substrate (not shown), in which thread-like structures 5 made of the second material 2 are produced in a middle region.
  • the thread-like structures 5 are only relatively weak and partially interrupted.
  • the substrate temperature is controlled to relatively low values.
  • FIG. 4 shows a second subject in which the vapor deposition process of the first and second materials 1, 2 was carried out at a higher substrate temperature. Visible are therefore more pronounced thread-like structures 5. By further increasing the substrate temperature or reducing the deposition rate of the first and / or the second matic terials on the substrate, the thread-like structures 5 can be made even more pronounced.
  • FIG. 3 shows the same subject as FIG. 4 in an isometric view.
  • FIG. 5 shows a layer 4 with interrupted threadlike structures 5.
  • FIG. 6 shows continuous thread-like structures 5 in the matrix material 4, ie. H. thread-like structures that have substantially no interruption.
  • FIG. 7 shows an embodiment of thread-like structures 5 made of a second material 2, wherein an envelope 9 made of a third material 3 was produced around each threadlike structure in the course of the deposition process.
  • FIG. 8 shows a thermoelectric and electrothermal transducer 70, that is to say an electrical component which has been produced according to the previously described method by the code position system 10 according to FIG. H. a component that has a heat difference in an electric current or a
  • the converter 70 has two semiconductor components 73, 74 produced by the code position system 10 according to FIG. 1, which are electrically connected in series.
  • the semiconductor device 73 is a p-type device
  • the semiconductor device 74 is an n-type device.
  • the substrate with the glass carrier 7, the ITO layer 8, the applied coating 4 with the filiform structures 5 formed therein, and an aluminum layer 71 applied as a second electrical contact on the upper side are again recognizable in each of the semiconductor components 73, 74.
  • the ITO layer 8 serves as the first electrical contact.
  • the electrical contact 8 of the semiconductor device 73 is connected to the electrical contact 71 of the semiconductor device 74.
  • thermoelectric and electrothermal transducers 70 may have further series-connected arrangements of the described semiconductor components 73, 74.
  • Figure 9 shows an embodiment of an electrical component in which a plurality of electrical components 80, 81, 82, 83, e.g. in the form of thermoelectric generators according to FIG. 8, light-emitting diodes or solar cells, are arranged on a flexible foil 87.
  • the foil 87 may e.g. be a Kapton film.
  • the electrical components 80, 81, 82, 83 may alternately be formed as p-type and n-type semiconductor devices. In this way, large-area arrangements of thermoelectric generators, light-emitting diodes or solar cells can be formed with the described manufacturing method, which are also flexible on surfaces fastened, especially on uneven surfaces.

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Description

Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Bauteils, Kodepositionsanlage und elektrisches Bauteil Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Bauteils gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 . Die Erfindung betrifft au ßerdem eine Kodepositionsanlage gemäß dem Anspruch 1 0 zur Herstellung eines elektrischen Bauteils sowie ein elektrisches Bauteil gemäß dem Anspruch 1 1 , das nach einem solchen Verfahren hergestellt ist.
Allgemein betrifft die Erfindung das Gebiet der Abscheidung von Dünnschichten auf einem Substrat, wobei wenigstens eine Dünnschicht aus zumindest zwei unterschiedlichen Materialien gebildet ist. Solche Verfahren werden beispielsweise i m Bereich der Herstellung von Halbleiterbauteilen angewandt, z. B. zur Herstellung organischer Leuchtdioden. Auch andere Arten elektrischer Bauteile können mit solchen Verfahren hergestellt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Bauteils, das wenigstens ein Substrat und wenigstens eine auf dem Substrat angeordnete Beschichtung aus wenigstens zwei unterschiedlichen Materialien aufweist, die in einem gemeinsamen Abscheidungsprozess auf dem Substrat abgeschieden werden , anzugeben, durch das elektrische Bauteile mit im Vergleich zu bekannten Bauteilen verbesserten Betriebseigenschaften hergestellt werden können. Ferner soll ein elektrisches Bauteil mit verbesserten Betriebseigenschaften angegeben werden . Betriebseigenschaften eines elektrisches Bauteils sind beispielsweise die elektrische Verlustleistung, damit einhergehend der elektrische Wirkungsgrad, der nutzbare Betriebstemperaturbereich des elektrischen Bauteils sowie sonstige erweiterte Einsatzgebiete für das elektrische Bauteil. Die Aufgabe wird gemäß Anspruch 1 gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Bauteils, das wenigstens ein Substrat und wenigstens eine auf dem Substrat angeordnete Beschichtung aus wenigstens zwei unterschiedlichen Materialien aufweist, die in einem gemeinsamen Abscheidungs- prozess auf dem Substrat abgeschieden werden , wobei in einem ersten abge- schiedenen Material im Verlaufe des Abscheidungsprozesses fadenartige Strukturen eines zweiten abgeschiedenen Materials gebildet werden , wobei einer oder mehrere Nukleationsparameter des zweiten Materials bei der Ausbildung der fadenartigen Strukturen im ersten Material durch einen oder mehrere Verfahrensparameter nach Maßgabe einer gewünschten , durch den Her- stellprozess zu erzeugenden Sollform der fadenartigen Strukturen des zweiten Materials gesteuert werden .
Der Erfindung liegt eine völlig neuartige Erkenntnis über die Möglichkeiten der Materialabscheidung bei gemeinsamen Abscheidungsprozessen zugrunde. Bisher war man davon ausgegangen , dass die auf dem Substrat abgeschiedenen unterschiedlichen Materialien sich hierbei homogen durch mischen. Es wurde nun herausgefunden, dass durch die Steuerung bestim mter Parameter des Abscheidungsprozesses gezielt in homogene Strukturen erzeugt werden können , insbesondere fadenartige Strukturen , z. B. in Form von Nanofilamen- ten. Durch Steuerung von einem oder mehreren der genannten Verfahrensparameter des Abscheidungsprozesses kann eine Phasenseparation bei der Kodeposition der zwei verschiedenen Materialien auf dem Substrat gezielt beein- flusst werden , so dass im Laufe des Abscheidungsprozesses fadenartige Strukturen , die man auch als faserartige Strukturen bezeichnen kann, mit unter- schiedlicher Ausbildung erzeugt werden können, z. B. hinsichtlich Durchmesser und Abstand voneinander. Hierdurch können besti mmte Betriebseigenschaften des elektrischen Bauteils beeinflusst und damit verbessert werden. Die Steue- rung der Verfahrensparameter kann z. B. durch eine entsprechend programmierte elektronische Steuerungseinrichtung erfolgen .
Erfindungsgemäß kann insbesondere vorgesehen sein, dass die fadenartigen Strukturen in Form von Filamenten während des Abscheidungsprozesses auf dem Substrat fadenförmig in dem ersten Material , das als Matrixmaterial für das zweite Material dient, aufwachsen. Die fadenartigen Strukturen werden während dieses Aufwachsprozesses erst erzeugt. Insbesondere kann vorgesehen werden , dass die fadenartigen Strukturen i m Laufe des Abscheidungspro- zesses durch eine Phasenseparation bei der Kodeposition des ersten und des zweiten Materials auf dem Substrat erzeugt werden. Hierbei kann einer oder mehrere Nukleationsparameter des zweiten Materials, wie i m Anspruch 1 angegeben, gesteuert werden.
Hochauflösende Untersuchungen in einem Transmissions-Elektronen mikroskop mit Elektronen-Energieverlusts-Spektroskopie belegen, dass es möglich ist, dass die zwei verschiedenen Materialien sich in nahezu vollständig getrennte Phasen entmischen , abgesehen von gewissen Restverunreinigungen . Das in geringerer Konzentration vorhandene Material bildet dabei fadenartige Strukturen aus, die sich vom Substrat bis zur gegenüberliegenden Oberfläche hin fadenförmig hindurch ziehen . Diese Phasenseparation ist in der Oberflächen mobilität der bei m Depositionsprozess auf die Oberfläche auftreffenden Spezies begründet. Die Moleküle der unterschiedlichen Materialien werden beim Auftreffen auf dem Substrat nicht augenblicklich am Auftreffort fixiert, sondern können auf der Oberfläche migrieren . Sie lagern sich schließlich bevorzugt bei gleichartigen Molekülen an .
Mit der Erfindung kann gezielt die elektrische Leitfähigkeit des erfindungsgemäß hergestellten elektrischen Bauteils in einer gewünschten Richtung beein- flusst werden . Es wurde herausgefunden, dass durch die fadenartigen Strukturen die elektrische Leitfähigkeit in der Richtung deutlich verringert werden kann , in der sich die einzelnen fadenartigen Strukturen bzw. Filamente erstrecken , d. h . bezogen auf die Darstellung in Figur 2 beispielsweise in vertikaler Richtung. Dagegen ist die elektrische Leitfähigkeit in horizontaler Richtung durch die fadenartigen Strukturen im Wesentlichen unbeeinflusst. So kann z. B. bei geeigneter Beimischung des zweiten Materials, entsprechend den nachfolgend noch angegebenen Volumenanteilen, eine etwa um den Faktor 1 00 erhöhte Leitfähigkeit in vertikaler Richtung im Vergleich zur Leitfähigkeit in horizontaler Richtung erzielt werden. Hierdurch lassen sich gezielt bestimmte elektronische Bauteile, wie nachfolgend noch erläutert, in verbesserter Weise herstellen und hinsichtlich ihrer Eigenschaften definiert einstellen. Einer oder mehrere Nukleationsparameter des zweiten Materials können bei der Ausbildung der fadenartigen Strukturen im ersten Material, das dabei sozusagen die Matrix für das zweite Material bereitstellt, durch einen oder mehrere der folgenden Verfahrensparameter gesteuert werden :
a) die Temperatur des Substrats,
b) die Abscheidungsgeschwindigkeit des ersten und/oder zweiten Materials, c) die Zugabe wenigstens eines dritten Materials, das sich von dem ersten und zweiten abgeschiedenen Material unterscheidet und das bei dem gemeinsamen Abscheidungsprozess zusammen mit dem ersten und zweiten Material abgeschieden wird.
d) die Subtratvorbehandlung,
e) Abstrahlungseigenschaften einer auf das Substrat Strahlung abgebenden Strahlungsquelle,
f) Betriebsparameter einer Niederdruckabscheidungsanlage,
g) Unterdruck in einer Reaktionskammer einer Kodepositionsanlage,
h) Eigenschaften eines Trägergases zum Transport des ersten und/oder zweiten Materials und ggf. des dritten Materials.
Die Abscheidungsgeschwindigkeit, auch Depositionsrate genannt, kann dabei z.B. nur für ein Material oder für das erste und das zweite Material und ggf. das dritte Material jeweils separat gesteuert werden. Vorteilhaft ist auch eine Steuerung des Verhältnisses der Abscheidungsgeschwindigkeiten zweiter unterschiedlicher Materialien zueinander. Der Abscheidungsprozess kann z.B. durch bekannte Arten von Depositionspro- zessen wie Aufdampfen, Sputtern, Laserablation oder Gasphasendepositions- verfahren wie OVPD (organic vapor phase deposition - organische Gasphasendeposition) oder CVD (chemical vapor deposition - chemische Gasphasen- deposition) realisiert werden. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt der Abscheidungsprozess im Vakuum. Dies hat den Vorteil, dass die auf dem Substrat abzuscheidenden Materialien sich ungestört von äu ßeren Einflüssen und ohne Vermischung mit Partikeln aus der Atmosphäre auf dem Substrat anlagern können. Die Erfindung kann insbesondere unter Vakuumbedin- gungen nach der üblichen Definition ausgeführt werden, d. h. bei einem verbleibenden Restdruck von höchstens 300 mbar. Vorteilhaft ist auch eine Durchführung des Verfahrens im Feinvakuum (HV), im Ultrahochvakuum (UHV) oder im extrem hohen Vakuum (XHV). Der zuvor genannte Verfahrensparameter„Substratvorbehandlung", der gesteuert werden kann, bezieht sich auf die Vorbehandlung des Substrats vor dem eigentlichen Abscheidungsprozess. Bei der Substratvorbehandlung können bestimmte Substrateigenschaften gezielt beeinflusst werden, um die Ausbildung der fadenartigen Strukturen zu steuern, wie z. B. die Oberflächenener- gie des Substrats oder die Oberflächenrauhigkeit. Diese Verfahrensparameter sind z. B. an einer Substratvorbehandlungseinrichtung steuerbar, wie z. B. bei SAMs (SAM - self-assembled monolayer) oder bei einer Plasmaanlage.
Zur Beeinflussung der Ausbildung der fadenartigen Strukturen kann das Sub- strat auch mit einer Strahlungsquelle bestrahlt werden, z. B. mit Infrarot- oder ultravioletter Strahlung. Hierbei können als Abstrahlungseigenschaften der Strahlungsquelle die Lichtfarbe bzw. Grundfrequenz der elektromagnetischen Strahlung, die Strahlungsintensität oder bestimmte Modulationsparameter der Strahlungsabgabe beeinflusst werden. Als Strahlungsquelle können alle mögli- chen Arten von Strahlungsquellen eingesetzt werden, z. B. Lichtquellen, Mikrowellenquellen oder Röntgenquellen. Es können auch mehrere Strahlungsquellen gleicher oder unterschiedlicher Art kombiniert eingesetzt werden. Der Abscheidungsprozess kann insbesondere auch mit einer Niederdruckab- scheidungsanlage ausgefü hrt werden, z. B. unter Nutzung der zuvor bereits erwähnten Gasphasenabscheidung in Form von OVP D oder CVD. I n diesem Fall können Betriebsparameter der Niederdruckabscheidungsanlage gezielt ge- steuert werden, u m die Ausbildung der fadenartigen Strukturen zu beeinflussen. Der Begriff der Niederdruckabscheidungsanlage bzw. des Unterdrucks umfasst dabei alle Arten von Unterdruck, unter anderem auch eine nur leichte Druckreduktion gegenüber dem Atmosphärendruck und noch kein richtiges Vakuum . Bei Anwendung eines OVP D-Abscheidungsverfahrens werden die abzu- scheidenden Materialien beispielsweise au ßerhalb der Reaktionskammer, in der das Substrat angeordnet ist, vorgehalten und über geheizte Rohre durch einen Trägergasstrom (z. B. Stickstoff, Argon) in die Reaktionskammer geleitet und z. B. über einen sogenannten Showerhead auf das Substrat abgegeben. Der Prozess kann bei einem Vakuum von etwa 1 0"2 bar durchgeführt werden . Als Verfahrensparameter kann unter anderem der Vakuum-Unterdruck und/oder die Heiztemperatur der Materialcontainer, des Trägergases, der beheizten Rohre und des beheizten Showerheads gesteuert werden .
Als weitere zu beeinflussende Verfahrensparameter stehen bei Gasphasende- positionsverfahren die Eigenschaften des für den Transport des jeweiligen auf dem Substrat abzuscheidenden Materials verwendeten Trägergases zur Verfügung. So kann die Art des Trägergases unterschiedlich gewählt werden , insbesondere können unterschiedliche Trägergase zu m Transport der unterschiedlichen Materialien , d. h. des ersten , zweiten und ggf. dritten Materials, verwendet werden . Es können auch Gasgemische verwendet werden .
Das erste, das zweite und/oder das dritte Material können je nach Art des herzustellenden elektrischen Bauteils entweder ein organisches oder ein anorganisches Material sein. Vorteil haft ist die Verwendung zu mindest eines organi- sehen Materials, z. B. als erstes Material , und zumindest eines anorganischen Materials, z. B. als zweites oder drittes Material. Beispielsweise kann als erstes abgeschiedenes Material CBP (4,4-N, N-dicarbazole-biphenyl) oder TCTA (4,4',4"-Tris(carbazol-9-yl)-triphenylamine) verwendet werden, als zweites Ma- terial Mo03 (Molybdän(VI)-oxid) oder W03 (Wolfram(VI)-oxid). Als drittes Material kann z. B. W03 verwendet werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das zweite und das dritte Material ein anorganisches Material, das erste Material ein organisches Material.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden das erste und das zweite Material in voneinander unterschiedlichen Konzentrationen auf dem Substrat abgeschieden, z.B. mit 90 Vol.-%-Anteil des ersten Materials und 1 0 Vol.-%-Anteil des zweiten Materials. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird das zweite Material in einer Konzentration von wenigstens 1 Vol.-%-Anteil des Endprodukts abgeschieden, insbesondere wenigstens 5 Vol.- %. Es wurde herausgefunden, dass niedrigere Konzentrationen des zweiten Materials keine wesentliche Anisotropie der elektrischen Leitfähigkeit im hergestellten elektrischen Bauteil bewirken. Bei einem Volumenanteil des zweiten Materials von wenigstens 1 % bzw. wenigstens 5 % kann eine signifikante Anisotropie beobachtet werden, d.h. die elektrische Leitfähigkeit des hergestellten elektrischen Bauteils in Richtung der fadenartigen Strukturen ist erheblich hö- her (z. B. Faktor 1 00) als die Vertikalleitfähigkeit, die in vertikaler Richtung gemessen wird, z. B. in dem in Figur 2 dargestellten Schnitt zwischen den Schichten 4.
Das Substrat kann z.B. ein Glassubstrat sein, ggf. beschichtet mit einer ITO- Schicht (ITO - Indiumzinnoxid).
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung verläuft die hauptsächliche Erstreckungsrichtung der fadenartigen Strukturen vom Substrat in Richtung zur dem Substrat gegenüberliegenden Oberfläche der Beschichtung. Die fadenartigen Strukturen können sich dabei durch die gesamte Beschichtung oder nur einen Teil der Beschichtung erstrecken. Die Temperatur des Substrats kann während des Abscheidungsprozesses z.B. mittels einer Heiz- und/oder Kühleinrichtung auf einen bestimmten Wert gebracht werden, der nach Maßgabe einer gewünschten, durch den Herstellprozess zu erzeugenden Sollform der fadenartigen Strukturen des zweiten Materi- als bestimmt ist, z.B. durch einen elektrischen Heizwendel oder durch Aufheizen des Substrats an derjenigen Oberfläche, an der die abgeschiedenen Materialien angelagert werden sollen, mittels eines Wärmestrahlers, insbesondere mittels eines Lasers. Die Abscheidungsgeschwindigkeit kann z. B. durch die Heiztemperatur eines jeweiligen Behälters, in dem das erste, zweite bzw. das dritte Material zum Abscheiden angeordnet ist, beeinflusst werden. Es hat sich z. B. gezeigt, dass die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei einer Temperatur im Raumtemperaturbereich, d. h. bei etwa 300 K, zu deutlichen Unterschieden zwischen der Vertikalleitfähigkeit und der Horizontalleitfähigkeit des elektrischen Bauteils führt, z. B. um einen Faktor 1 00. Bei tieferen Temperaturen nehmen die Unterschiede zwischen der Horizontalleitfähigkeit und der Vertikalleitfähigkeit ab. Es ist vorteilhaft, das erfindungsgemäße Verfahren zumindest bei Temperaturen oberhalb von 1 20 K durchzuführen.
Allgemein kann gesagt werden, dass jeder der genannten Verfahrensparameter nach Maßgabe einer gewünschten, durch den Herstellprozess zu erzeugenden Sollform der fadenartigen Strukturen des zweiten Materials festgelegt wird.
Für die Steuerung der Verfahrensparameter ist in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung eine elektronische Steuerungseinrichtung vorgesehen, die automatisch entsprechend der zu erzeugenden Sollform der fadenartigen Strukturen einen oder mehrere der Verfahrensparameter steuert, z. B. indem die Heiz- und/oder Kühleinrichtung des Substrats oder eine Heizeinrichtung eines jeweiligen Behälters, in dem das erste, zweite bzw. das dritte abzuscheidende Material zum Abscheiden angeordnet ist, von der elektronische Steue- rungseinrichtung automatisch gesteuert wird.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird die Temperatur des Substrats desto höher bestimmt, je größer der Abstand der fadenartigen Strukturen voneinander und/oder die Dicke der fadenartigen Strukturen erzeugt werden soll. Als Dicke der fadenartigen Strukturen sei bei einer völlig homogenen fadenartigen Struktur der Durchmesser verstanden. Da völlig homogene fadenartige Strukturen schwer herstellbar sind, bezeichnet die Dicke den mittle- ren Durchmesser der fadenartigen Strukturen. Entsprechend bezeichnet der Abstand der fadenartigen Strukturen voneinander den mittleren Abstand. So ist es z. B. für die Herstellung eines elektrischen Bauteils, das als thermoelektri- scher Generator eingesetzt werden soll, vorteilhaft, gezielt fadenartige Strukturen mit sehr geringer Dicke zu erzeugen, derart, dass die erzeugten fadenarti- gen Strukturen so dünn sind, dass keine Phononen darin transportiert werden können. Hierdurch kann erzwungen werden, dass ein Wärmetransport über eine Bewegung von Ladungsträgern erfolgt. Bei anderen Bauteilen, z.B. Solarzellen oder Leuchtdioden, sind andere physikalische Effekte erwünscht, für die die fadenartigen Strukturen eine grö ßere Dicke aufweisen sollen.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird die Abscheidungs- geschwindigkeit desto geringer bestimmt, je grö ßer der Abstand der fadenartigen Strukturen voneinander und/oder die Dicke der fadenartigen Strukturen erzeugt werden soll.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der gemeinsame Abscheidungsprozess des ersten und des zweiten Materials zusammen mit wenigstens einem dritten, auf dem Substrat abgeschiedenen Material durchgeführt, das sich von dem ersten und zweiten abgeschiedenen Material unter- scheidet. Mittels des zusätzlichen dritten Materials können weitere verschiedene Eigenschaften des elektrischen Bauteils beeinflusst werden. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das zweite abgeschiedene Material ein Elektronenleitermaterial und das dritte abgeschiedene Material ein Löcherleitermaterial. Es können z.B. ambipolare Leiter auf diese Weise hergestellt wer- den. Eine vorteilhafte Anwendung liegt zudem im Bereich der Herstellung von Feldeffekttransistoren. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung steuert das dritte abgeschiedene Material einen oder mehrere Nukleationsparameter des zweiten abgeschiedenen Materials bei der Ausbildung der fadenartigen Strukturen i m ersten Material . Mittels des dritten Materials können als Nukleationsparameter z. B. der Abstand der fadenartigen Strukturen voneinander und/oder die Dicke der fadenartigen Strukturen gesteuert werden .
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung u mmantelt das dritte abgeschiedene Material die durch das zweite abgeschiedene Material gebilde- ten fadenartigen Strukturen ganz oder teilweise. Hierdurch können zusätzliche Isolationseffekte der fadenartigen Strukturen gegenüber dem Matrixmaterial , d. h. dem ersten Material, erzeugt oder beeinflusst werden.
Die Erfindung betrifft gemäß Anspruch 1 0 eine Kodepositionsanlage, die zur Herstellung eines elektrischen Bauteils eingerichtet ist, in dem wenigstens zwei unterschiedliche Materialien in einem gemeinsamen Abscheidungsprozess auf einem Substrat abgeschieden werden, wobei die Kodepositionsanlage Behälter für das erste und das zweite Material und, sofern vorhanden , das dritte Material aufweist, und eine elektronische Steuerungseinrichtung, die zur Ausführung eines Verfahrens der zuvor beschriebenen Art eingerichtet ist.
Die Erfindung betrifft gemäß Anspruch 1 1 au ßerdem ein elektrisches Bauteil mit wenigstens einem Substrat und wenigstens einer auf dem Substrat angeordneten Beschichtung aus wenigstens zwei unterschiedlichen Materialien, hergestellt nach einem der zuvor beschriebenen Verfahren. Als elektrisches Bauteil wird im Rah men dieser Anmeldung jedes Bauteil verstanden, das mit elektrischer Energie betrieben wird, wie z. B. Halbleiterbauteile oder andere elektronische Bauteile. I n einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das elektrische Bauteil als flexible Folie hergestellt oder auf einer solchen Folie befestigt. Gemäß vorteil haften Ausgestaltungen betrifft die Erfindung einen Wandler zur thermoelektrischen und/oder elektrothermischen Wandlung, einen Feldeffekttransistor, ein lichtemittierendes Bauteil bzw. eine Solarzelle, jeweils aufweisend wenigstens ein elektrisches Bauteil der zuvor erläuterten Art. Der Wandler zur thermoelektrischen und/oder elektrothermischen Wandlung wandelt entweder Wärme in elektrische Energie oder elektrische Energie in Wärme, oder ist für beide Arten der Energiewand- lung eingerichtet. Er kann z.B. als thermoelektrischer Generator oder Peltiere- lement ausgebildet sein. Das lichtemittierende Bauteil kann z. B. als Leuchtdiode ausgebildet sein, insbesondere als organische Leuchtdiode. Die Solarzelle kann insbesondere als organische Solarzelle ausgebildet sein. Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und der Verwendung von Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen :
Figur 1 - eine Kodepositionsanlage und
Figuren 2 bis 5 - mit einem Transmissions-Elektronenmikroskop erzeugte Aufnahmen von fadenartigen Strukturen und
Figuren 6 und 7 - weitere Ausführungsformen von fadenartigen Strukturen eines zweiten Materials im ersten Material und
Figur 8 - einen thermoelektrischen und elektrothermischen
Wandler und
Figur 9 - eine Anordnung von elektrischen Bauteilen auf einer flexiblen Folie.
In den Figuren werden gleiche Bezugszeichen für einander entsprechende Elemente verwendet.
Die Figur 1 zeigt in schematischer Darstellung eine Kodepositionsanlage 1 0 in Form einer Koverdampfungsanlage, d. h. einer Anlage zum gemeinsamen Verdampfen von zwei oder mehr unterschiedlichen Materialien. Die Kodepositionsanlage 1 0 weist ein hermetisch verschließbares Gehäuse 1 1 auf, in dem ein Vakuum erzeugt werden kann. Innerhalb des Gehäuses 1 1 sind drei Behälter in Form von Vorratstiegeln 1 2, 1 3, 1 4 angeordnet, in denen zu verdampfende Ma- terialien 1, 2, 3 (nicht dargestellt) eingefüllt werden können. Nachfolgend sei angenommen, im Vorratstiegel 12 ist das Material 1 als das erste abzuscheidende Material vorhanden, im Vorratstiegel 13 ist das Material 2 als das zweite abzuscheidende Material vorhanden und im Vorratstiegel 14 ist das Material 3 als das dritte abzuscheidende Material vorhanden. Die Vorratstiegel 12, 13, 14 sind jeweils mit einer eigenen Beheizungseinrichtung 23, 24, 25 versehen, die in Figur 1 in Form eines Heizwendeis dargestellt ist. Mittels der Beheizungseinrichtung 23, 24, 25 kann das im Vorratstiegel 12, 13, 14 jeweils befindliche Material soweit aufgeheizt werden, dass es verdampft. Die Vorratstiegel 12, 13, 14 sind außerdem jeweils mit einem drehbaren Shutter 20, 21 , 22 versehen, mit dem der jeweilige Vorratstiegel 12, 13, 14 ganz oder teilweise verschlossen werden kann. Die Shutter 20, 21, 22 sind z.B. über Elektromotoren betätigbar. Mittels der Shutter 20, 21 , 22 kann die Abgabemenge des im jeweiligen Vorratstiegel 12, 13, 14 befindlichen Materials und damit die Depositionsrate be- einflusst werden.
Innerhalb des Gehäuses 11 ist ein Substrat 6 angeordnet, das an einem Halter 19 befestigt werden kann. Das Substrat 6 weist z.B. eine Glasschicht 7 und eine als elektrische Kontaktfläche darauf angeordnete ITO-Schicht 8 auf. Auf der ITO-Schicht 8 werden in einem gemeinsamen Abscheidungsprozess das erste und das zweite Material 1 , 2 und ggf., sofern vorhanden, auch das dritte Material 3 abgeschieden. Der Halter 19 weist eine Heiz- und/oder Kühleinrichtung auf, die zur Beheizung oder Abkühlung des Substrats 6 eingerichtet ist. Innerhalb des Gehäuses 11 sind als weitere Beheizungseinrichtungen Licht- quellen 15, 16, z.B. Laser, Lampen oder IR-Strahler, angeordnet. Das Substrat 6 kann an der zu beschichtenden Seite auch durch die Lichtquellen 15, 16 gezielt erwärmt werden.
Die Shutter 20, 21 , 22 und die Beheizungseinrichtungen 23, 24, 25 der Vorrats- tiegel 12, 13, 14, die Heiz- und/oder Kühleinrichtung des Halters 19 sowie die Lichtquellen 15, 16 sind über elektrische Leitungen 18 mit einer elektronischen Steuerungseinrichtung 17 verbunden. Die elektronische Steuerungseinrichtung 17 steuert nach vorgegebenen Verfahren die genannten Shutter 20, 21, 22, die Beheizungseinrichtungen 23, 24, 25, die Heiz- und/oder Kühleinrichtung sowie die Lichtquellen 1 5, 1 6 derart, dass z.B. die Temperatur des Substrats 6 sowie die Abscheidungsgeschwindigkeit des ersten, zweiten und/oder dritten Materials 1 , 2, 3 nach Maßgabe einer gewünschten, durch den Herstellprozess zu erzeugenden Sollform von fadenartigen Strukturen des zweiten Materials in dem ersten Material vorgegeben ist. Hierfür weist die elektronische Steuerungseinrichtung 1 7 z.B. eine Steuerungssoftware in Form eines Computerprogramms auf. Beispielhaft sei angenommen, dass sich in dem Vorratstiegel 1 2 CBP und im zweiten Vorratstiegel 1 3 Mo03 befindet. Hierbei wird das erste Material im Verhältnis zum zweiten Material z.B. im Verhältnis 90:1 0 koverdampft. Das erste Material bildet dann das Matrixmaterial für das zweite Material. Die Figur 2 zeigt in seitlicher Schnittdarstellung eine auf dem Substrat (nicht dargestellt) erzeugte Schicht 4 aus dem ersten Material 1 , in der in einem mittleren Bereich fadenartige Strukturen 5 aus dem zweiten Material 2 erzeugt sind. Wie in der Figur 2 erkennbar ist, sind die fadenartigen Strukturen 5 nur relativ schwach ausgebildet und zum Teil unterbrochen. Für die Ausbildung solcher fadenartigen Strukturen 5 wird z.B. die Substrattemperatur auf relativ niedrige Werte gesteuert. Es kann beobachtet werden, dass bei Temperaturen von ca. -200 ° Celsius nahezu keine fadenartigen Strukturen 5 mehr erzeugt werden. Die Figur 4 zeigt einen zweiten Probanden, bei dem der Aufdampfungsprozess des ersten und des zweiten Materials 1 , 2 bei einer höheren Substrattemperatur durchgeführt wurde. Erkennbar sind daher deutlicher ausgeprägte fadenartige Strukturen 5. Durch weitere Erhöhung der Substrattemperatur oder Verringerung der Abscheidungsgeschwindigkeit des ersten und/oder des zweiten Ma- terials auf dem Substrat können die fadenartigen Strukturen 5 noch deutlicher ausgeprägt hergestellt werden. Die Figur 3 zeigt den gleichen Probanden wie die Figur 4 in einer isometrischen Ansicht. Die Figur 5 zeigt eine Schicht 4 mit unterbrochenen fadenartigen Strukturen 5. Zunächst wurden die Materialien CBP und Mo03 koverdampft, dann der Mo03- Shutter 21 geschlossen und nur das Matrixmaterial CBP aufgedampft, und schließlich wurde der Shutter 21 wieder geöffnet. Hierdurch kann ein Bereich 50 in der Schicht 4 erzeugt werden, in dem die fadenartigen Strukturen 5 unterbrochen sind.
Eine Beschichtung mit deutlich ausgeprägten fadenartigen Strukturen 5 ist in den Figuren 6 und 7 beispielhaft dargestellt. Die Figur 6 zeigt dabei durchge- hende fadenartige Strukturen 5 in dem Matrixmaterial 4, d. h. fadenartige Strukturen, die im Wesentlichen keine Unterbrechung aufweisen.
Die Figur 7 zeigt eine Ausbildung von fadenartigen Strukturen 5 aus einem zweiten Material 2, wobei um jede fadenartige Struktur eine Umhüllung 9 aus einem dritten Material 3 im Zuge des Abscheidungsprozesses erzeugt wurde.
Die Figur 8 zeigt als elektrisches Bauteil, das nach dem zuvor beschriebenen Verfahren durch die Kodepositionsanlage 1 0 gemäß Figur 1 hergestellt wurde, einen thermoelektrischen und elektrothermischen Wandler 70, d. h. ein Bau- element, das eine Wärmedifferenz in einem elektrischen Strom bzw. eine
Spannung wandelt, bzw. umgekehrt auch einen angelegten Strom in eine Temperaturdifferenz wandeln kann. Der Wandler 70 weist dabei zwei nach dem zuvor beschriebenen Verfahren durch die Kodepositionsanlage 1 0 gemäß Figur 1 hergestellte Halbleiterbauteile 73, 74 auf, die elektrisch in Reihe geschaltet sind. Das Halbleiterbauteil 73 ist ein p-leitendes Bauteil, das Halbleiterbauteil 74 ist ein n-leitendes Bauteil. Erkennbar ist bei jedem der Halbleiterbauteile 73, 74 jeweils wiederum das Substrat mit dem Glasträger 7, der ITO-Schicht 8, der aufgebrachten Beschichtung 4 mit den darin gebildeten fadenartigen Strukturen 5 sowie einer als zweiter elektrischer Kontakt an der Oberseite aufgebrachten Aluminiumschicht 71 . Die ITO-Schicht 8 dient dabei als erster elektrischer Kontakt. Der elektrische Kontakt 8 des Halbleiterbauteils 73 ist mit dem elektrischen Kontakt 71 des Halbleiterbauteils 74 verbunden. An den elektrischen Kontakt 8 des Halbleiterbauteils 74 und den elektrischen Kontakt 71 des Halb- leiterbauteils 73 ist ein elektrischer Verbraucher, hier beispielhaft als Messinstrument 72 dargestellt, angeschlossen. Der Verbraucher sei dabei nicht als Teil des elektrischen Bauteils 70 verstanden. Zur Erzeugung grö ßerer Ausgangsspannungen kann thermoelektrische und elektrothermische Wandler 70 weitere in Reihe geschaltete Anordnungen aus den beschriebenen Halbleiterbauteilen 73, 74 aufweisen.
Die Figur 9 zeigt eine Ausführungsform eines elektrischen Bauteils, bei dem mehrere elektrische Bauelemente 80, 81 , 82, 83, z.B. in Form von thermoelekt- rische Generatoren gemäß Figur 8, Leuchtdioden oder Solarzellen, auf einer flexiblen Folie 87 angeordnet sind. Die Folie 87 kann z.B. eine Kapton-Folie sein. Zur Erzeugung einer Reihenschaltung der elektrischen Bauteile 80, 81 , 82, 83 sind diese jeweils über elektrische Kontaktelemente 84, 85, 86 miteinander verbunden. Die elektrischen Bauelemente 80, 81 , 82, 83 können ab- wechselnd als p- und n-leitende Halbleiterbauteil ausgebildet sein. Auf diese Weise können mit dem beschriebenen Herstellverfahren auch gro ßflächige Anordnungen von thermoelektrischen Generatoren, Leuchtdioden oder Solarzellen gebildet werden, die zudem flexibel auf Oberflächen befestigbar sind, insbesondere auf unebenen Oberflächen.

Claims

Patentansprüche:
1 . Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Bauteils (70, 80, 81 , 82, 83), das wenigstens ein Substrat (6) und wenigstens eine auf dem Substrat (6) angeordnete Beschichtung (4) aus wenigstens zwei unterschiedlichen Materialien (1 , 2) aufweist, die in einem gemeinsamen Abscheidungsprozess auf dem Substrat (6) abgeschieden werden, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten abgeschiedenen Material (1 ) im Verlaufe des Ab- scheidungsprozesses fadenartige Strukturen (5) eines zweiten abgeschiedenen Materials (2) gebildet werden, wobei einer oder mehrere Nukleati- onsparameter des zweiten Materials (2) bei der Ausbildung der fadenartigen Strukturen (5) im ersten Material (1 ) durch einen oder mehrere Verfahrensparameter nach Maßgabe einer gewünschten, durch den Herstell- prozess zu erzeugenden Sollform der fadenartigen Strukturen (5) des zweiten Materials (2) gesteuert werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass einer oder mehrere der folgenden Verfahrensparameter gesteuert werden :
a) die Temperatur des Substrats (6),
b) die Abscheidungsgeschwindigkeit des ersten und/oder zweiten Materials (1 , 2),
c) die Zugabe wenigstens eines dritten Materials (3), das sich von dem ersten und zweiten abgeschiedenen Material (1 , 2) unterscheidet und das bei dem gemeinsamen Abscheidungsprozess zusammen mit dem ersten und zweiten Material (1 , 2) abgeschieden wird,
d) die Subtratvorbehandlung,
e) Abstrahlungseigenschaften einer auf das Substrat Strahlung abgebenden Strahlungsquelle,
f) Betriebsparameter einer Niederdruckabscheidungsanlage,
g) Unterdruck in einer Reaktionskammer einer Kodepositionsanlage (1 0), h) Eigenschaften eines Trägergases zum Transport des ersten und/oder zweiten Materials (1 , 2) und ggf. des dritten Materials (3).
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass einer oder mehrere der in Anspruch 1 genannten Verfahrensparameter wie folgt gesteuert werden :
a) die Temperatur des Substrats (6) wird während des Abscheidungspro- zesses mittels einer Heiz- und/oder Kühleinrichtung (1 5, 1 6) auf einen bestimmten Wert gebracht, der nach Maßgabe einer gewünschten, durch den Herstellprozess zu erzeugenden Sollform der fadenartigen Strukturen (5) des zweiten Materials (2) bestimmt ist,
b) die Abscheidungsgeschwindigkeit wird nach Maßgabe einer gewünschten, durch den Herstellprozess zu erzeugenden Sollform der fadenartigen Strukturen (5) des zweiten Materials (2) bestimmt,
c) die Zugabe des dritten Materials (3) wird nach Maßgabe einer gewünschten, durch den Herstellprozess zu erzeugenden Sollform der fadenartigen Strukturen (5) des zweiten Materials (2) bestimmt.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des Substrats (6) desto höher bestimmt wird, je grö ßer der Abstand der fadenartigen Strukturen (5) voneinander und/oder die Dicke der fadenartigen Strukturen (5) erzeugt werden soll.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abscheidungsgeschwindigkeit desto geringer bestimmt wird, je grö ßer der Abstand der fadenartigen Strukturen (5) voneinander und/oder die Dicke der fadenartigen Strukturen (5) erzeugt werden soll.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der gemeinsame Abscheidungsprozess des ersten und zweiten Materials (1 , 2) zusammen mit wenigstens einem dritten, auf dem Substrat (3) abgeschiedenen Material durchgeführt wird, das sich von dem ersten und zweiten abgeschiedenen Material (1 , 2) unterscheidet.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite abgeschiedene Material (2) ein Elektronenleitermaterial und das dritte abgeschiedene Material (3) ein Löcherleitermaterial ist.
8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte abgeschiedene Material (3) einen oder mehrere Nukleationsparameter des zweiten abgeschiedenen Materials (2) bei der Ausbildung der fadenartigen Strukturen (5) im ersten Material (1 ) steuert.
9. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte abgeschiedene Material (3) die durch das zweite abgeschiedene Material (2) gebildeten fadenartigen Strukturen (5) ganz oder teilweise ummantelt.
1 0. Kodepositionsanlage (1 0), die zur Herstellung eines elektrischen Bauteils (70, 80, 81 , 82, 83) eingerichtet ist, indem wenigstens zwei unterschiedliche Materialien (1 , 2) in einem gemeinsamen Abscheidungsprozess auf einem Substrat (6) abgeschieden werden, wobei die Kodepositionsanlage (1 0) Behälter (1 2, 1 3, 14) für das erste und das zweite Material (1 , 2) und, sofern vorhanden, das dritte Material (3) und eine elektronische Steuerungseinrichtung (1 7) aufweist, die zur Ausführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche eingerichtet ist.
1 1 . Elektrisches Bauteil (70, 80, 81 , 82, 83) mit wenigstens einem Substrat (6) und wenigstens einer auf dem Substrat angeordneten Beschichtung (4) aus wenigstens zwei unterschiedlichen Materialien (1 , 2), hergestellt nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
1 2. Elektrisches Bauteil nach Anspruch 1 1 , hergestellt als flexible Folie (87) oder befestigt auf einer solchen Folie (87).
1 3. Wandler zur thermoelektrischen und/oder elektrothermischen Wandlung, aufweisend wenigstens ein elektrisches Bauteil (70, 80, 81 , 82, 83) nach einem der Ansprüche 1 1 oder 1 2.
14. Feldeffekttransistor, aufweisend wenigstens ein elektrisches Bauteil (70, 80, 81 , 82, 83) nach einem der Ansprüche 1 1 oder 1 2.
1 5. Lichtemittierendes Bauteil, insbesondere organische Leuchtdiode, aufweisend wenigstens ein elektrisches Bauteil (70, 80, 81 , 82, 83) nach einem der Ansprüche 1 1 oder 1 2.
1 6. Solarzelle, insbesondere organische Solarzelle, aufweisend wenigstens ein elektrisches Bauteil (70, 80, 81 , 82, 83) nach einem der Ansprüche 1 1 oder 1 2.
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