Kohlenstoffnanoröhren für Hochleistungsquellen

Gegenwärtig erlauben Mikrowellenverbindungen zwischen am Boden stationierten Hochleistungssendern und Satelliten eine weiträumige Telekommunikation. Der ständig zunehmende Telekommunikationsverkehr sowie die Sättigung im Bereich der derzeit erhältlichen Frequenzbänder wecken den Bedarf an neuen Wellenlängenbereichen. Bei höheren Frequenzzuweisungen im Bereich von 30 – 100GHz werden sich die bestehenden Technologien wahrscheinlich als nutzlos erweisen.

Daher konzentriert man sich im Rahmen des CANVAD-Projekts auf die Entwicklung kalter Kathoden, die Kohlenstoffnanoröhren (CNT – Carbon Nanotubes) für Mikrowellen-Vakuum-Geräte benötigen. Im Gegensatz zu den geläufigen heißen Glühkathoden könnten die kalten Kathoden auf CNT-Basis für die Herstellung preiswerter und kompakter Verstärker eingesetzt werden, die in höheren Frequenzen (30 – 100GHz) arbeiten können.

Zu diesem Zweck wurden Arrays identischer und vertikal ausgerichteter CNT nach einer Methode produziert, die verschiedene Parameter vereint. Zu diesen gehören die genaue Kontrolle der Größe und Position des Katalysators, die mittels Nanolithographie bestimmt werden, sowie die Auswahl einer hohen Temperaturdiffusionsgrenze für starke Leistung und Einheitlichkeit. Zudem wurden die Wachstumsparameter optimiert, um ein gezieltes Wachstum der Nanoröhren zu erreichen.

Die Projektarbeit führte zum hochselektiven, umweltfreundlichen und bevorrechtigten Wachstum einzelner Kohlenstoffnanoröhren an spezifischen Substratstellen. Die entwickelten Nanoröhrenstrukturen weisen eine ungewöhnlich hohe Einheitlichkeit auf und können als leistungsstarke Elektronenquellen in verschiedenen Anwendungsgebieten eingesetzt werden.

Neben Mikrowellenverstärkern können Array-Prototypen von Kohlenstoffnanoröhren in verschiedenen Bereichen wie Mikroskopie, Lithographie und Holographie sowie in Feldemissionsanzeigen Anwendung finden. Die weitere Zusammenarbeit wird mit Handelspartnern angestrebt, die sich für den Einsatz der Elektronenquellen-Technologie von Kohlenstoffnanoröhren in ihren Produkten interessieren.