Anja Bieberle van Differ maakt dunne laagjes met peperduur, maar ‘vernuftig stukje hightech’

Het is veel roestvrijstaal dat er blinkt in de enorme werkruimte van het Differ gebouw op het universiteitsterrein van de TU/e. Tussen dat staal voelt wetenschapper Anja Bieberle zich helemaal thuis volgens het ED.

Druk wijzend legt ze uit hoe 10 centimeter grote silicium schijfjes, zogeheten wafers, worden getransporteerd tussen de kamers van de machine. „Waarom het zo’n zware constructie is? Alle processen gebeuren in het luchtledige. De machine moet dus bestand zijn tegen de druk van buiten.”

De Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek NWO heeft het project in Eindhoven met een subsidie van 4,7 miljoen euro mogelijk gemaakt. Het ontwerp van deze PLD4Energy (Pulsed Laser Deposition for Energy) heeft Differ in nauw overleg met wetenschappers gedaan.

Met de bouw is Differ al drie jaar bezig. In samenwerking met Universiteit Twente, de Eindhovense startup Ratio Case en technologiebedrijf Demcon TSST.

Krachtige laserstraal

Bieberle is afkomstig uit het Duitse Beieren en werkt sinds 2013 bij Differ. Om uit te leggen wat de machine doet wijst ze naar een zwarte kast naast de machine. „Dit is de laser. Die brengt een krachtige laserstraal voort die via schachten de machine in wordt geleid. Op twee plekken in de machine wordt met deze laser in heel korte pulsen op materialen geschoten. Daardoor verdampen kleine beetjes van dat materiaal en dat nestelt zich dan op de wafer.”

De bouw van het wetenschappelijke apparaat, zo benadrukt Bierberle, is een project van vijf jaar. „Sommige toevoegingen die de resultaten kunnen meten zijn nog in ontwikkeling. Ook moet er uitgebreid worden getest en werken we aan middelen om de machine makkelijk toegankelijk te maken voor gebruikers. Het aanbrengen van de dunne laagjes werkt wel al en wetenschappers en onderzoekers kunnen hem hiervoor gebruiken. In oktober 2028 moet hij helemaal compleet zijn.”

Er zijn ook andere manieren om dunne laagjes op folie aan te brengen. In de regio houden onder meer Holst Centre en Sald zich hiermee bezig. Bieberle: „Wij richten ons op materialen zoals strontium, ijzer, nikkel en sommige soorten perovskieten. Voor veel toepassingen in batterijen, zonnecellen en elektrolyzers zijn dit soort materialen cruciaal voor een goede werking. Wij hopen met onze machine wetenschappelijk aan te tonen wat bedrijven in de toekomst kunnen gebruiken.”

Er kunnen in de machine dus al proeven worden gedaan. „Ook startups met een laag budget zijn welkom. Door er een gezamenlijk project van te maken kunnen we kennis over en ervaring met het aanbrengen van dunne laagjes vergroten.”

Röntgen meetinstrumenten

De installatie wordt nog uitgerust met in totaal acht systemen die metingen en tests doen tijdens het aanbrengen van de dunne laagjes materialen. „We ontwikkelen bijvoorbeeld twee röntgen meetinstrumenten. Een daarvan doen we samen met het Eindhovense technologiebedrijf Sioux en daarmee kunnen we de samenstelling van het aangebrachte materiaal analyseren. De ruimte voor deze apparatuur hebben we gereserveerd.”

Om de machine het werk te laten doen zoals gewenst moesten er nieuwe uitvindingen worden gedaan, zegt Bieberle. „De wafers moeten in de machine onder vacuüm worden omgekeerd. Ook hebben we een systeem bedacht om de wafers gecontroleerd en exact herhaalbaar te kunnen kantelen, wat bij sommige bewerkingen nodig is. De hele machine is hierdoor een stukje vernuftige hightech geworden.”