Low-k-Polymere als neue Ladungselektrete

Forschungsprojekt P 14116"Low-k"-Polymere als neue LadungselektreteSiegfried BAUER24.01.2000 Elektrete sind dielektrische Materialien die eine quasipermanente elektrische Ladung aufweisen. Die zur Zeit besten polymeren Ladungselektrete beruhen auf Polytetrafluorethylen und seinen Kopolymeren, d.h. Materialien die nicht mit konventionellen Techniken in Form dünner Filme auf Substrate aufgebracht werden können. Neue, auf Substraten einfach herstellbare Ladungselektrete sind interessant für vielfältige Anwendungen, z. B. in Mikrophonen, Dosimetern, Mikro-Relay-Schaltern, und in der Nanotechnologie zur elektrostatischen Verankerung von Molekülen auf geladenen Oberflächen. Ladungselektrete sind ebenfalls interessant im Bereich der Grundlagenforschung zur Aufklärung der mikroskopischen Ursachen der Ladungsspeicherung. Die bisher bekannten teilkristallinen polymeren Ladungselektrete weisen eine komplexe Struktur auf, die Korrelationen zwischen der Ladungsstabilität, der chemischen Struktur, Morphologie und molekularen Mechanismen erschweren. Materialien mit geringer dielektrischer Funktion ("low-k" Materialien) werden derzeit weltweit für Höchstfrequenzanwendungen in der Mikroelektronik untersucht. Polymere aus dieser Klasse sind weitgehend unpolar und weisen eine exzellente thermische Stabilität auf. In Netzwerkpolymeren sind "Glastemperaturen" über 400C die Regel. Präparationstechniken umfassen mit Aufschleudern oder Plasmapolymerisation in der Industrie geläufige Verfahren. Auf Grund der hohen Reinheit und der ausgezeichneten thermischen Stabilität ist die Klasse der Polymere mit geringer Dielektrizitätskonstante sehr interessant für neue Ladungselektrete. Darüber hinaus ist zu erwarten, daß auf Grund der relativ einfachen chemischen Wiederholeinheiten Fortschritte in der Erklärung der Ladungsspeichereigenschaften von Polymeren möglich werden. Derzeit sind keine Untersuchungen zu den Ladungselektreteigenschaften dieser Polymere berichtet worden. Das Ziel dieses Projektes ist die Auswahl neuer Ladungselektrete aus der Klasse der Polymere mit geringer dielektrischer Konstanten sowie die Untersuchung molekularer Bewegungen in diesen Polymeren mit neuentwickelten experimentellen Techniken. Aus der Untersuchung chemisch ähnlicher aber strukturell unterschiedlicher Polymere sollen Korrelationen zwischen chemischer Struktur, Morphologie und molekularer Bewegungen in Polymeren aufgefunden werden. Es wird erwartet, daß die Ergebnisse dieses Projektes den Weg ebnen für Anwendungen in Elektretbauelementen, auf der Grundlagenseite neue Einsichten in der Ladungsspeicherung von Polymeren und in der Charakterisierung von Erweichungs- und Glasübergängen in thermoplastischen und Netzwerkpolymeren erlauben. Die Ergebnisse können auch bedeutend werden für Materialien in anderen Arbeitsgebieten, z. B. Klebstoffe oder auch Harze für die Medizintechnik.