5 Iridium-Anwendungen in der Elektronik

Iridium ist eines der seltensten und teuersten Elemente der Platinfamilie. Es ist für seine unglaubliche Korrosionsbeständigkeit, seinen hohen Schmelzpunkt und seine katalytischen Eigenschaften bekannt. Diese Eigenschaften sind der Grund dafür, dass Iridium in verschiedenen Hochtechnologieanwendungen, insbesondere in der Elektronik und Elektrochemie, in großem Umfang eingesetzt wird.

1. Elektroden und elektrische Kontakte

Iridium ist ein weit verbreitetes Material für die Herstellung von robusten und effizienten Elektroden und elektrischen Kontakten für den Einsatz in Halbleitern und Elektronik. Diese werden für den Bau von Geräten benötigt, die eine stabile Leistung erfordern, wie Hochleistungszündkerzen für die Automobilindustrie, Relais für die Luft- und Raumfahrt und Satellitensysteme. Sein hoher Schmelzpunkt (~2.466°C) macht es zum geeignetsten Material für den Einsatz in Geräten und Systemen, die zuverlässige Leistung und lange Lebensdauer erfordern, sowie für die Herstellung von Zündkerzen für die Automobil- und Luftfahrtindustrie.

Zu den Iridium-Produkten auf diesem Markt gehören Iridium-Zündkerzen für Automobile und Kleinmotoren, die eine längere Lebensdauer haben und eine effizientere Zündung ermöglichen. Bei hochzuverlässigen elektrischen Kontaktierungslösungen für den Luft- und Raumfahrt-/Satellitenmarkt wird Iridium verwendet, das trotz rauer Umweltbedingungen über einen längeren Zeitraum stabile elektrische Verbindungen gewährleistet.

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2. Tiegel für die Halbleiterkristallzüchtung

Die Fähigkeit von Iridium, hohen Temperaturen und korrosiven Umgebungen zu widerstehen, macht es für Hochtemperaturanwendungen, insbesondere in der Halbleiterindustrie, sehr begehrt. Die Hauptanwendung von Iridium ist das Czochralski-Verfahren, bei dem es als hochreines Material für die Herstellung von hochwertigen Einkristallen wie Saphir oder YAG eingesetzt wird. Diese Kristalle haben verschiedene Anwendungen, darunter Substrate für Leuchtdioden, optische Fenster oder Laserkomponenten. Die Fähigkeit von Iridium, Temperaturen von über 2.000 °C ohne Verunreinigungen zu widerstehen, ist für die Herstellung von hochreinen Materialien von großer Bedeutung.

3. Dünnfilm für die Elektronik

Iridium-Dünnschichten haben verschiedene Anwendungen im Elektroniksegment, insbesondere im Zusammenhang mit magnetoresistiven Direktzugriffsspeichern (MRAM) und Spin-Orbit-Torque-Bauteilen (SOT). Die Spin-Orbit-Kopplungseigenschaften von Iridium werden in zukünftigen Spintronik-Bauteilen genutzt, die eine hohe elektrische Leitfähigkeit und magnetische Eigenschaften benötigen. Iridium findet Anwendung bei der Herstellung nichtflüchtiger Speicher, um die Instabilität und den hohen Stromverbrauch bei digitalen Speicheranwendungen zu beheben.

Beispiele für Iridiumprodukte sind dünne Iridium-Mangan-Filme, die zur Herstellung von MRAM verwendet werden, die eine magnetische Referenz benötigen. Ein weiteres Beispiel für Produkte, die aus Iridium hergestellt werden und in diese Kategorie fallen, sind Sputtertargets, die zur Herstellung von dünnen Schichten oder Schichten aus Iridiumoxid verwendet werden.

4. Spezialisierte Sensoren und Detektoren

Es wird für die Herstellung von Sensoren und Detektoren in Hochenergiebereichen wie Strahlungs- und Wärmedetektoren verwendet. Aufgrund seiner hohen Dichte und Trägheit eignet es sich für die Herstellung von thermoelektrischen Radioisotopengeneratoren, die Satelliten zur Stromerzeugung antreiben. Es wird in Hochtemperatur-Thermoelementen verwendet, die aus einer Iridium-Rhodium-Legierung (Ir/Rh40) hergestellt werden und hohe Temperaturen von bis zu 2.000 °C messen können. Diese werden in der Luft- und Raumfahrtindustrie zur Messung hoher Temperaturen eingesetzt.

Iridium-Thermoelemente werden in diesem Bereich aufgrund ihrer Eignung für Hochtemperaturmessungen eingesetzt. Iridium-Sensoren werden auch bei der Erkennung von Strahlung eingesetzt, da sie die Überwachung der Emission von Partikeln ermöglichen.

5. OLED und Nischenanwendungen

Abgesehen von den allgemeinen Anwendungen von Iridium wird das Element auch in der Entwicklung von Technologien eingesetzt. Zu diesen Anwendungen gehört die Verwendung von Iridium bei der Herstellung von organischen Leuchtdioden. Bei der Herstellung von OLED dienen Iridium(III)-Verbindungen, z. B. Ir(ppy)₃, als phosphoreszierende Emissionsschicht. Die Verbindungen, die bei der Herstellung von OLEDs verwendet werden, ermöglichen eine Anzeige mit einer internen Quanteneffizienz von nahezu 100 %.

Zu den neuen Anwendungen von Iridium gehört auch seine Verwendung bei der Herstellung von Bauelementen, die auf Feldemission basieren, um fortschrittliche Display- und Vakuum-Mikroelektroniktechnologien zu demonstrieren. Aufgrund seiner geringen Austrittsarbeit gilt Iridium als potenzielles Material für Kaltkathoden.

Herausforderungen und Überlegungen

Trotz der Bedeutung des Elements im Bereich der Elektronik sind bei der Verwendung von Iridium mehrere Herausforderungen zu bewältigen. So trägt beispielsweise die Seltenheit des Elements in hohem Maße zu den Herausforderungen bei, die sich stellen. Außerdem ist der Wert des Elements enorm hoch, da die derzeitige Produktion des Elements bei 7-10 Tonnen jährlich liegt. Die Kosten für dieses Element schwanken zwischen 4.000 und 6.000 $ pro Feinunze.

Außerdem macht die Sprödigkeit von Iridium bei normalen Temperaturen die Herstellung des Elements recht schwierig. Drittens stammt die Verfügbarkeit von Iridium aus einigen wenigen Regionen, vor allem aus Südafrika, wo Iridium in der Regel ein Nebenprodukt des Platinabbaus ist. Dadurch ist das Element nicht frei verfügbar, da die Versorgung hauptsächlich von den Orten abhängt, an denen das Element abgebaut wird.

Zusammenfassende Tabelle: Iridium-Anwendungen in der Elektronik

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Iridium nach wie vor ein unverzichtbares Material für die moderne Elektronik und elektrochemische Anwendungen ist. Seine Seltenheit und seine Kosten stellen zwar eine Herausforderung dar, aber die Leistungsmerkmale des Metalls machen es zu einem unersetzlichen Material in Anwendungen, die von der umweltfreundlichen Wasserstoffproduktion bis hin zu hocheffizienter Beleuchtung reichen. Da sich die Technologie weiter entwickelt, wird Iridium auch in Zukunft ein entscheidender Faktor für Innovationen in der Elektronikindustrie sein.