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Paul Rudnik

Sputtertargets aus Molybdän-Oxid zur Herstellung hoch-absorbierender Funktionsschichten.

Molybdän-Oxid Beschichtungsmaterial

Subpixel zuverlässig separieren, Leiterbahnen elegant abdecken oder störende Reflexionen des Umgebungslichts verhindern: Durch ihre geringe optische Reflexion haben Schichten aus Molybdän-Oxid in modernen Flachbildschirmen viele Anwendungsmöglichkeiten. Zur Herstellung dieser Schichten liefern wir MoOx als Flachtargets in unterschiedlichen chemischen Zusammensetzungen.

Um die Ätzbarkeit der MoOx-Schicht auf Ihre Bedürfnisse anzupassen, dotieren wir Molybdän-Oxid mit weiteren metallischen Elementen.

Das Wichtigste im Überblick
Dichte [%] ≥ 95
Reinheit [%] > 99,9
Thermischer Ausdehnungskoeffizient [ppm/K] 5
Thermische Leitfähigkeit [W/(m·K)]4-6
Elektrische Leitfähigkeit [S/cm] 120-1100

Anwendungsfelder von Molybdän-Oxid in Bildschirmen:

Narrow Bezel Bildschirm

 

Narrow-Bezel-Displays: Abdeckung von Leiterbahnen

Moderne Desktop-Monitore oder große Fernsehdisplays verzichten oft gänzlich auf einen Blendenrahmen aus Kunststoff (den sogenannten Bezel). Das sieht elegant aus und sorgt dafür, dass auch mehrere Bildschirme zu einer großen Anzeige zusammengesetzt werden können. Doch fehlt die Kunststoffblende, werden auch die hoch-reflektierenden Leiterbahnen aus Molybdän, Aluminium oder Kupfer auf dem TFT-Glas nicht mehr abgedeckt. Hier schafft eine zusätzliche Antireflexschicht aus MoOx Abhilfe. Sie reflektiert weniger als 6 % (bei 550 nm) des einfallenden Lichts und macht Leiterbahnen damit unsichtbar.

Sie sehen in diesem Querschnitt wie eine Molybdän-Oxidschicht die Leiterbahnen in Narrow-Bezel-Bildschirmen abdeckt (= Dark oxide layer).

OLED: Reflexionsschutz und Elektrode in einem!

Fällt Umgebungslicht auf OLED-Displays, reflektieren die Molybdän-Schichten der TFT-Metallisierung (Gate, Source/Drain Elektroden) das Umgebungslicht und vermindern auf diese Weise den Kontrast der Anzeige. Um solche unerwünschten Reflexionen zu vermeiden, kommen zirkulare Polarisationsfilter zum Einsatz. Sie verringern zwar die Reflexion der Elektrode, vermindern aber auch die Lichtausbeute des Displays. Da MoOx Licht sehr gut absorbiert und gleichzeitig elektrisch leitfähig ist, eignet sich dieser Werkstoff sehr gut als Antireflexschicht für die TFT-Metallisierung.

Während metallisches Molybdän ca. 60 % des einfallenden Lichts reflektiert, liegt dieser Wert bei einer MoOx Schicht gleicher Stärke bei weniger als 6 %. Durch den Einsatz von MoOx sparen OLED-Hersteller die Polarisationsschicht. 

Reflexionsschutz in Touch Screens

Eine dünne PVD-Schicht aus Molybdän-Oxid verhindert unerwünschte Reflexionen metallischer Flächen (metal bridges) bei kapazitiven Berührungssensoren.

Mit einer Beschichtung aus Molybdän-Oxid werden Berührungssensoren in Touch-Screens unsichtbar

Transparente Molybdän-Oxid-Schichten für OLED- und Solarzellen-Technologie

Ein weiteres Anwendungsgebiet stellen transparente MoOx-Schichten dar. Durch Zugabe von Sauerstoff während des Beschichtungsprozesses kann der O-Gehalt der Schichten bis zur Stöchiometrie MoOeingestellt werden. Diese Schichten besitzen besondere elektronische Eigenschaften, vor allem eine hohe Elektronenaustrittsarbeit. Deshalb können transparente MoOx-Schichten in der OLED Technologie als sogenannte "hole injection layer" (HIL) eingesetzt werden. Ebenso profitieren auch organische Solarzellen von zusätzlichen Schichten aus MoO3.

Weitere Details finden Sie in dem Artikel Thin-film metal oxides in organic semiconductor devices: their electronic structures, work functions and interfaces von Nature Research.

Sehen Sie hier den Aufbau der RBG-Pixel in einem OLED-Display in einer vereinfachten Darstellung:

Grafik Aufbau OLED Display
Grafik: Vereinfachte Darstellung aktiver Schichten in einem OLED Display.

Seit kurzem werden transparente MoOx-Schichten auch in hocheffizienten heterojunction Si-Solarzellen beschrieben. Forscher am Institut EPFL in Lausanne haben dazu erste Arbeiten publiziert. Siehe Veröffentlichung: Silicon-based heterojunction solar cells

Schematische Darstellung einer MoOx/a-Si:H/c-Si Solarzellenstruktur
Schematische Darstellung einer MoOx/a-Si:H/c-Si Solarzellenstruktur

Unsere Beschichtungsexperten beraten Sie gerne.

In unseren eigenen Beschichtungslabors testen wir die Schichteigenschaften von Molybdän-Oxid. Wir beraten Sie gerne zu verschiedenen Werkstoffzusammensetzungen, Schichtdicke und Prozessparametern.

Praxiswissen steht für uns an oberster Stelle: Im hauseigenen Sputter-Labor testen wir die Eigenschaften von Dünnschichten aus unseren Werkstoffen.