Transparent, leitfähig und thermo­elektrisch

Thermoelektrisch aktive Kupferiodid-Schicht auf flexiblem Träger (Bild: C. Yang, U. Leipzig)

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 multi­­funktionalem 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.

„Von besonderer Bedeutung ist dabei, dass Kupfer­iodid sowohl durch­sichtig als auch ein 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 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 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. Karl Wilhelm Bädeker entdeckte um 1905 während seiner Habi­litation an der Universität Leipzig Kupfer­iodid als weltweit ersten trans­parenten Leiter.

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. (Quelle: U. Leipzig)

Referenz: C. Yang et al.: Transparent Flexible Thermoelectric Material Based on Non-toxic Earth-Abundant p-Type Copper Iodide Thin Film, Nat. Commun. 8, 16076 (2017) ; DOI: 10.1038/ncomms16076

Link: Halbleiterphysik (M. Grundmann), Univ. Leipzig

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