Durchsichtig und leitend: Neue Eigenschaften von Kupferiodid entdeckt

18.07.2017 - Deutschland

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 multi-funktionalem 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.

Die Forscher haben ihre neuen Erkenntnisse gerade in dem Fachjournal "Nature Communications" veröffentlicht. "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 Dr. 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 Prof. Dr. 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.

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.

Karl Wilhelm Bädeker entdeckte um 1905 während seiner Habilitation an der Universität Leipzig Kupferiodid als weltweit ersten transparenten Leiter.

Originalveröffentlichung

C. Yang, D. Souchay, M. Kneiß, M. Bogner, H. M. Wei, M. Lorenz, O. Oeckler, G. Benstetter, Y. Q. Fu & M. Grundmann; "Transparent Flexible Thermoelectric Material Based on Non-toxic Earth-Abundant p-Type Copper Iodide Thin Film"; Nature Communications; 2017

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